CN106100605A - 用于生成并检测自旋波的器件和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了用于生成自旋波的方法(500)和器件(100，200，300，400)。器件(100，200，300，400)包括：磁致伸缩薄膜(102)、响应于激励而改变物理尺寸的变形薄膜(104)及声波隔离(106)，该磁致伸缩薄膜(102)和变形薄膜(104)被连接，使得变形薄膜(104)的物理尺寸的改变导致磁致伸缩薄膜(102)中的机械应力，从而导致磁致伸缩薄膜(102)的磁化地改变。还提供了用于检测自旋波的器件(100，200，300，400)和方法(600)。
Description
技术领域
本发明涉及用于生成自旋波的器件以及用于检测自旋波的器件。本发明还涉及用于生成自旋波的方法以及用于检测自旋波的方法。
背景技术
随着持续的技术进步，存在对于增加基于晶体管的计算架构的速度和处理功率的持续的期望。在过去的40年内，场效应晶体管和集成电路的微型化已提供了不断增长的晶体管性能和密度，这遵循陈述计算功率每18个月翻一番的著名摩尔定律。
为了使该微型化在今后的(诸)十年内继续，当前采取了大量国际性的研究努力，其中强烈关注于用具有相同的功能但更好的性能的器件来替换基于硅的场效应晶体管。
然而，半导体社区中广泛承认对诸如互补金属氧化物半导体晶体管即CMOS晶体管之类的传统晶体管的微型化是有挑战性的，并且对于许多应用而言，存在对替换器件结构的需要。CMOS的尺寸归因于若干个并存的与晶体管运算和制造工艺有关的基本和实际限制。一个限制是耗散功率的增加，其作为有待进一步改善的主要挑战之一出现。因此，存在限制热耗散的需要，由于量子力学效应会使泄漏电流大幅增加，因此限制热耗散变成将晶体管的栅极长度缩小到纳米范围的关键。
将电子自旋用于信息编码和信息传输提供了吸引人的解决方案。自旋电子学是电子学中的一种新方法，其中除了电荷外，信息还依据载流子的自旋来实现。
为此，基于自旋波的逻辑和信号处理器件可进一步被用于替换传统的基于电荷的微电子电路。对于自旋波而言，相位和幅度可通过用局部电场和磁场对自旋波进行门控来控制。使用自旋波不需要像半导体电子器件中那样移动电荷。自旋波的波属性(诸如其干涉能力)可进一步被用于高效地执行逻辑运算。此外，与例如光计算相反，自旋波波长不限于光的波长，并可因此被减小到纳米级，这允许实现改善的器件到类似尺寸的缩小。
然而，自旋波电路的成功实现关键取决于自旋波可被生成或检测的效率。
发明内容
本发明的一个目的是改善上述技术和现有技术。具体地，一个目的是提供分别用于生成和检测自旋波的经改善的器件。此外，还提供了用于使用所提供的器件来生成和检测自旋波的方法。
根据本发明的一方面，以上至少部分地由一种用于生成自旋波的器件来缓解，该器件包括：磁致伸缩薄膜、响应于激励而改变物理尺寸的变形薄膜以及声波隔离，磁致伸缩薄膜和变形薄膜被连接，使得变形薄膜的物理尺寸的改变导致磁致伸缩薄膜中的机械应力，从而导致磁致伸缩薄膜的磁化地改变，声波隔离包围磁致伸缩薄膜和变形薄膜，由此形成声波谐振器。
通过该器件，有可能通过向变形薄膜提供激励来生成自旋波。变形薄膜将由此响应于该激励而改变其物理尺寸。变形薄膜的物理尺寸的改变将导致机械应力在磁致伸缩薄膜中被引起，因为变形薄膜和磁致伸缩薄膜被彼此连接。换言之，变形薄膜和磁致伸缩薄膜彼此机械耦合，使得变形薄膜的物理尺寸的改变将导致磁致伸缩薄膜受影响，并且机械应力在磁致伸缩薄膜中被引起。在磁致伸缩薄膜遭受机械应力时，作为该机械应力的结果，磁致伸缩薄膜将改变其磁化。磁化的改变可进而导致自旋波被磁致伸缩薄膜生成。为了提高该器件的效率，变形薄膜和磁致伸缩薄膜被声波隔离包围，使得声波谐振器被形成。
根据本发明的一方面，以上至少部分地由一种用于检测自旋波的器件来缓解，该器件包括：响应于磁化的改变而改变物理尺寸的磁致伸缩薄膜、变形薄膜以及声波隔离，磁致伸缩薄膜和变形膜被连接，使得磁致伸缩薄膜的物理尺寸的改变导致变形薄膜中的机械应力，从而导致电功率被变形薄膜生成，声波隔离包围磁致伸缩薄膜和变形薄膜，由此形成声波谐振器。
通过该器件，有可能通过感测磁致伸缩薄膜由于磁化的改变(例如，源于影响磁致伸缩薄膜的自旋波)而引起的物理尺寸的改变来检测自旋波。换言之，当磁致伸缩薄膜遭受磁化改变时，该磁致伸缩薄膜将改变其物理尺寸。磁致伸缩薄膜的物理尺寸的改变将导致机械应力在变形薄膜中被引起，因为变形薄膜和磁致伸缩薄膜被彼此连接。换言之，变形薄膜和磁致伸缩薄膜彼此机械耦合，使得磁致伸缩薄膜的物理尺寸的改变将导致变形薄膜受影响，并且机械应力在变形薄膜中被引起。在变形薄膜遭受机械应力时，作为该机械应力的结果，变形薄膜将生成电功率。如此产生的电功率由此与磁致伸缩薄膜的磁化的改变有关。为了提高该器件的效率，变形薄膜和磁致伸缩薄膜被声波隔离包围，使得声波谐振器被形成。
应注意，以上分别用于产生和检测自旋波的器件可一般具有相同或相似的类型。这意味着操作模式可确定相关的器件可用于生成自旋波还是可用于检测自旋波。
应注意，在本申请的上下文内，术语“物理尺寸的改变”可指代任何尺寸改变，即变形薄膜和/或磁致伸缩薄膜的实际几何结构改变时的任何改变。
应当注意，在本申请的上下文内，术语“包围”可指代变形薄膜和磁致伸缩薄膜被声波隔离部分或完全包围。换言之，相应薄膜的外侧或外表面中的全部或一些可被声波隔离覆盖或被布置在声波隔离附近。诸如电极之类的其他对象可被布置在相应的薄膜和声波隔离之间。这进一步暗示在声波隔离中可存在一个或多个开口。声波隔离中提供的开口可例如被用于引入接线、波导等。
以上器件可进一步包括用于自旋波传播的自旋波导，这是有利的，因为自旋波可按高效的方式被引到到相应器件的磁致伸缩薄膜，或按高效方式从相应器件的磁致伸缩薄膜引导过来。
自旋波导与相应器件的磁致伸缩薄膜集成地形成在一起，或可被形成为连接到相应器件的磁致伸缩薄膜的分开的铁磁元件。通过这些布置，波导并因此这些器件的制造可被适配成适合于将使用这些器件的应用。
以上器件可进一步包括布置在声波隔离内并与变形薄膜接触的电极。通过该布置，电功率可被引导到变形薄膜中，或者变形薄膜中生成的电功率可被感测。
相应的以上器件的变形薄膜可包括压电材料，这是有利的，因为当在相应的器件中生成和检测自旋波时可使用各种完善的技术。
相应的以上器件的变形薄膜可包括电活性材料或光电热活性材料。通过这些布置，用于生成自旋波的器件可通过取决于何种材料被使用而将电功率馈送到电活性材料或通过将光馈送到光电热活性材料来激励。在使用光电热活性材料时，光可通过照明光电热活性材料而被馈送到该光电热活性材料。此外，在使用电活性材料时，用于检测自旋波的器件可通过感测变形薄膜中生成的电功率来操作。
以上的各个器件的声波隔离可包括声波反射器，该声波反射器包括声波布拉格反射结构，即一种具有声波带间隙、气隙、真空间隙或声波阻抗方面的差异的材料。通过这些布置，声波隔离中的波能泄漏可被减少，从而导致可按高效的方式在声波谐振器内生成驻波。对声波谐振器内驻波的使用可进一步改善以上的各个器件的效率。此外，更高阶的谐波也可导致声波谐振器内的驻波。
以上的各个器件中的磁致伸缩材料可包括：Terfenol-D即TbxDy1-xFe2；Galfenol即GaxFe1-x；Co；Ni；Heusler合金或其组合，这是有利的，因为可在相应的磁致伸缩薄膜中使用公知且可容易得到的材料。
以上的各个器件中的压电材料可包括：PbZrTiO3即PZT；PbMgNbOx-PbTiOx即PMN-PT；BaTiO3即BTO；SrBiTaOx即SBT；AlN；GaN；LiNbO3即LNO；ZnO；(K,Na)NbOx即KNN；斜方晶HfO2或其组合，这是有利的，因为可在相应的变形薄膜中使用公知且可容易得到的材料。
根据本发明的一方面，提供有一种用于使用以上种类的用于生成自旋波的器件来生成自旋波的方法，该方法包括以下步骤：向变形薄膜提供交替激励以改变变形薄膜的物理尺寸，该交替激励具有被布置成激励声波谐振器的谐振由此在声波隔离内形成驻声波的频率，该驻波引起磁致伸缩薄膜中的机械应力，从而导致磁致伸缩薄膜的磁化的改变，使得在磁致伸缩薄膜中生成自旋波。
一般来说，本发明的该方面的特征提供如以上讨论的与本发明的先前各方面有关的类似优点。
交替激励的频率可在1GHz和100GHz之间。
交替激励可以是交流电功率。
交替激励可以是强度交替的光束。
根据本发明的一方面，提供有一种用于使用以上种类的用于检测自旋波的器件来检测自旋波的方法，该方法包括以下步骤：接收磁致伸缩薄膜中的自旋波，所述自旋波导致该磁致伸缩薄膜的磁化的改变，由此改变磁致伸缩薄膜的物理尺寸，从而导致变形薄膜中的机械应力，使得电功率在变形薄膜中被生成。
一般来说，本发明的该方面的特征提供如以上讨论的与本发明的先前各方面有关的类似优点。
附图说明
现在将参考附图通过示例来描述本发明的各实施例，在附图中：
图1示出用于生成和/或检测自旋波的器件的横截面图。
图2示出用于生成和/或检测自旋波的另一器件的横截面图。
图3示出用于生成和/或检测自旋波的又一器件的横截面图。
图4示出用于生成自旋波的器件的横截面图。
图5示出用于生成自旋波的方法。
图6示出用于检测自旋波的方法。
具体实施方式
现将参考其中示出本发明的更当前优选实施例的附图，在此后更完整地描述本发明。然而，本发明可按许多不同的形式体现并不应当被解释成局限于本文描述的各实施例。这些实施例不是为了彻底和完整的目的被提供的，而是出于向技术人员充分地传达本发明的范围的目的被提供的。
以下将参考图1描述用于生成和检测自旋波的器件100。将进一步参考图5来描述用于使用器件100来生成自旋波的方法500。
图1示出用于生成自旋波的器件100的横截面图。器件100包括层堆叠101，该层堆叠101包括磁致伸缩薄膜102和变形薄膜104。磁致伸缩薄膜102被布置在变形薄膜104顶部，并且由此与变形薄膜104机械接触。声波隔离106包围磁致伸缩薄膜102和变形薄膜104，使得声波谐振器108被形成，如以下将讨论的。还在声波隔离106内布置电极110。电极110还形成层堆叠101的一部分。电极110分别与变形薄膜104和磁致伸缩薄膜102接触。
磁致伸缩薄膜102包括Terfenol-D即TbxDy1-xFe2，其是响应于磁化的改变而改变其形状或尺寸或者可逆效应即响应于机械应力而改变其磁化的铁磁材料。
变形薄膜104包括诸如PbZrTiO3即PZT之类的压电材料。压电性是响应于施加的机械应力而在压电材料中聚集的电荷。应当注意，压电效应也是可逆效应，使得作为施加的电场的结果，压电材料展现机械应力。
现将描述用于利用器件100来生成自旋波的方法500。方法500利用磁致伸缩薄膜102的磁致伸缩属性和变形薄膜104的压电属性以及它们的机械相互作用。应当注意，在图1中描绘的实施例中，磁致伸缩薄膜102和变形薄膜104处于直接物理接触。然而，附加的层或薄膜可被布置或部分地布置在磁致伸缩薄膜102和变形薄膜104之间。
方法500包括向变形薄膜104提供交替激励以改变变形薄膜104的物理尺寸。交替激励是通过改变向电极110施加的电压来施加的。作为该激励的相应，变形薄膜104改变其尺寸，由此使磁致伸缩薄膜102经历机械应力。机械应力改变磁致伸缩薄膜102的磁化率，即磁致伸缩薄膜102的磁化的改变。
换言之，跨变形薄膜104的压电材料施加的交流电压重新布置压电材料的内部结构，使得变形薄膜104的体积被改变。该体积的改变在毗邻磁致伸缩薄膜102中产生应力。该应力影响磁致伸缩薄膜102的磁致伸缩材料，从而导致磁致伸缩薄膜102的磁化的改变。磁化的改变可感生自旋波，如以下将讨论的。
应当注意，器件100还被布置成检测自旋波。因此，如图6中示出的，还提供了用于使用器件100来检测自旋波的方法600。方法600包括接收602磁致伸缩薄膜102中的自旋波的步骤。如此接收的自旋波改变磁致伸缩薄膜102的磁化，由此改变磁致伸缩薄膜102的物理尺寸。磁致伸缩薄膜102的物理尺寸的改变影响毗邻变形薄膜104，由此在变形薄膜104中引起机械应力，并且在变形薄膜104中生成电功率。换言之，磁致伸缩材料内的磁场的改变在磁致伸缩薄膜102中产生应力，该应力影响压电材料，由此其电极化被改变，使得电压在电极110处被提供。
由此，器件100提供了磁化和电场之间的联系，从而允许高效地生成和/或检测自旋波。
在图1中，磁致伸缩薄膜102被示为延伸通过声波谐振器106中的开口112。磁致伸缩薄膜102可由此形成高效自旋波导114，从而允许自旋波在其被器件100检测到/生成之前经由磁致伸缩薄膜102来传播。在所描绘的实施例中，自旋波导114与磁致伸缩薄膜102集成地形成在一起。自旋波导114被支撑在支撑件116上，以实现增加的稳定性。器件100允许高效地传输磁致伸缩薄膜102的磁矩的改变。由此可由器件100实现自旋波到电脉冲的高效转换或反之亦然。
用于生成和检测自旋波的器件200可包括独立铁磁元件202，如图2中示出的。独立铁磁元件202形成器件200的层堆叠204的一部分。独立铁磁元件202延伸通过器件200的声波隔离106中的开口206，并形成用于将自旋波传播到器件200以及从器件200传播自旋波的自旋波导208。
替换地，独立铁磁元件可以是连接到磁致伸缩薄膜102的独立铁磁元件。
独立铁磁元件可被形成为一层。
独立铁磁元件可包括铁磁材料，诸如Y3Fe5O12即YIG；CoFe或NiFe。用于生成和检测自旋波的器件与外部电路系统的集成可使用独立铁磁元件来简化。
为了增加器件100和200的效率，变形薄膜104和磁致伸缩薄膜102被相应的声波隔离106包围。声波隔离106形成声波谐振器108。更具体地，当具有与声波谐振器108的谐振频率相对应的驱动频率的交替激励被施加到变形薄膜104时，可满足声波隔离器106内的材料的声波谐振条件。声波谐振器108可由此被激励，从而导致声波隔离106内增加的振动幅度。增加的振动幅度可引起更大的磁致伸缩薄膜102和/或变形薄膜104的物理尺寸的改变。
器件100和200以及其声波谐振器108可被理解为机械谐振器(也被成为薄膜体声波谐振器FBAR)。器件100和200是可缩放的。这些器件的尺寸可通常为100nm x 100nm(长度x宽度)，其中薄膜厚度为10–100nm。层堆叠101的厚度也因而在100nm的量级上。一般来说，相应的声波隔离器的横向尺寸小于200nm，且相应的声波隔离器的总高度在10nm和1μm之间。
因此，这些结构的谐振频率一般在1GHz到100GHz的范围内，并且通常为约10GHz。这些频率适合于通过磁致伸缩薄膜102的振动来与具有在100nm及以下的量级上的波长的自旋波相互作用。为此，交替激励所使用的频率优选地匹配这些谐振频率，如接下来将描述的。
通过所述频率，如通过图1和2中的虚线示出的驻声波118可在相应的声波隔离106内部的材料中获得。驻波118(也被称为定态波)应当被理解为介质中的即在声波隔离106内的材料内的波，该波的轴上的每一点都具有恒定的幅度。波的幅度为最小值的位置被称为波节，并且幅度为最大值的位置被称为波腹。通过合适地选择交替激励的频率，波节的位置可在声波隔离106内改变，使得增加的幅度即形成的波腹可被生成在相应层堆叠101、204内的期望位置处。特定交替激励可由此引起相应的磁致伸缩薄膜102中增加的机械应力，由此导致相应的磁致伸缩薄膜102的磁化的更高效的改变。因此，自旋波可在磁致伸缩薄膜102中被更高效地生成，并且用于生成自旋波的更高效的器件100、200可被获得。
再次参考图1，通过实线示出附加的横向谐振模式120。该附加的横向谐振模式120由较高量级的驻波例示。该附加的横向谐振模式120可通过交替激励来获得。模式120的频率可变得匹配磁致伸缩薄膜102中的自旋波的波长，通常具有100nm或以下的量级。换言之，该附加的横向谐振模式120引起磁致伸缩薄膜102中与自旋波的波长匹配的增加的振动幅度。因此，可获得磁致伸缩薄膜102和自旋波之间的高效相互作用。本领域的技术人员认识到该附加的横向谐振模式可具有不同的量级。
类似地，更高效的用于检测自旋波的器件100、200可由形成声波谐振器108的声波隔离106实现。更具体地，自旋波可以以该自旋波的振荡给出的频率在磁致伸缩薄膜102中引起应力。结果，磁致伸缩薄膜102的物理尺寸被改变，这进而以给定频率在相应的变形薄膜104中引起机械应力。声波谐振器108的尺寸和材料成份可被设计成具有与变形薄膜104和/或磁致伸缩薄膜102振荡的频率匹配的谐振频率，由此声波隔离器106内的驻波118可被获得。增加的振荡幅度可被获得，并且更大的电功率可被变形薄膜104生成。
为了形成高效的声波谐振器108，声波隔离106可具有与层堆叠101内的材料的声波阻抗不同的声波阻抗。因此，声波隔离106形成到器件100周围的环境的声波接口。声波阻抗应当被理解为声波的由声波隔离106实现的阻抗的测量。在两种介质的界面处反射和透射的声波的压幅由这两种介质的阻抗比确定。波反射的过程可被定义为在声波遇到两种介质之间的边界时使该声波的全部或部分返回。两种介质之间的界面处的阻抗比越大，则反射越大。因此，通过合适地选择相应的声波隔离的尺寸以及其中的材料，在其中反射的声波可进一步与入射声波相互作用，从而在声波隔离106内产生导致驻波118的相长和相消干涉的图案。相应的声波隔离106中的波能泄漏可由此被减少。
声波隔离106可包括声波反射器，该声波反射器包括声波布拉格反射结构。布拉格反射结构利用声波干涉，并包括高低声波阻抗的交替层，每一层具有与声波的四分之一波长相对应的厚度。声波布拉格反射结构提供对具有给定频率的声波的高效反射。
声波隔离106可包括声波反射器，该声波反射器包括具有声波带间隙的材料。具有声波带间隙的材料由周期性材料阵列组成，这些周期性材料阵列形成其中某些频率的声波无法传播的阻带，例如类似于例如实线中的布拉格电子反射。给定频率的声波可由此被声波隔离106高效地反射，而不是通过声波隔离106来传播。
声波隔离106可包括声波反射器，该声波反射器包括气隙或真空间隙。。气隙或真空间隙提供大的声波阻抗失配，由此声波可被声波隔离106高效地反射。
通过这些布置，声波隔离106中的波能泄漏可被减少，从而导致驻波118可按高效的方式在声波谐振器108内被生成。对声波谐振器内的驻波118的使用可进一步改善以上的各个器件100、200的效率。
应当注意，磁致伸缩薄膜102、变形薄膜104的次序可不同于结合图1公开的次序。然而，本领域的技术人员认识到，磁致伸缩薄膜102应当优选地被定位在声波隔离106内由交替衰减引起的振动幅度较大的位置处，对于声波谐振器108的基本模式而言，通常在层堆叠101的中心处。
通过调谐交替衰减的频率，可调节声波谐振器108内发生增加的振动幅度的位置。这在器件包括附加层的情况下也成立。此外，较高量级的谐波也可在声波谐振器108内导致驻波118，从而使层堆叠101、204中的波腹的位置移位。
图3示出用于生成和检测自旋波的器件300的横截面图。器件300包括彼此毗邻布置的多个层301。层堆叠301包括磁致伸缩薄膜102，磁致伸缩薄膜102被布置在变形薄膜104附近，并且由此与变形薄膜104机械接触。磁致伸缩薄膜102被变形薄膜104和声波隔离106包围。还在声波隔离106内布置电极110。电极110形成多个层301中的一部分。电极110与变形薄膜104接触。通过这种布置，可在变形薄膜104和磁致伸缩薄膜102之间形成多个界面，这增加了这两个层之间的机械相互作用。可由此获得更敏感的用于生成和检测自旋波的器件300。器件300的特征和益处在以上相对于器件100和200进行了描述，并且给出了对以上描述的引用。
在以上描述中，变形薄膜104包括压电材料，该压电材料包括PbZrTiO3即PZT。替换地，压电材料可包括PbMgNbOx-PbTiOx即PMN-PT；BaTiO3即BTO；SrBiTaOx即SBT；AlN；GaN；LiNbO3即LNO；ZnO；(K,Na)NbOx即KNN；斜方晶HfO2或其组合。
为此，磁致伸缩材料可替换地包括Galfenol即GaxFe1-x；Co；Ni；Heusler合金或其组合。
变形薄膜可替换地包括电活性材料，其是在受到磁场激励时展示物理尺寸(即，大小和/或形状)的改变的材料。
电活性材料可包括聚合物(诸如PTFE、PVC)或电介质(诸如例如SiO2、Ta2O5、HfO2、Al2O3或Si3N4即ITO)或半导体材料(诸如SiC和黑Si)。
变形薄膜104可替换地包括光电热活性材料，如图4中示出的。图4示出用于生成自旋波的器件400。器件400包括被声波隔离106包围的光电热活性材料402和磁致伸缩薄膜102。光电热活性材料402和磁致伸缩薄膜102被布置成彼此毗邻，并由此处于机械接触。
通过这种布置，用于生成自旋波的器件400可由来自光源406(诸如激光或发光二极管)的光束404激励。从光源406发射的光404通过窗口408进入器件400，并可由此引起光电热活性材料402的物理尺寸的改变。光电热活性材料402的尺寸的改变在磁致伸缩薄膜102上产生机械应力。发射的光404可在强度方面被交替，由此磁致伸缩薄膜102的交替激励可被获得。机械应力可由此以给定频率改变磁致伸缩薄膜102的磁化率。交替激励导致磁致伸缩薄膜102的磁化的改变，由此可在磁致伸缩薄膜102中生成自旋波，如以上描述的。通过合适地选择交替激励的频率，由声波隔离106形成的声波谐振器108的谐振条件可被满足，从而导致磁致伸缩薄膜102内增加的振动幅度。通过该交替激励的这一频率，可获得磁致伸缩薄膜102中的增加的机械应力，由此导致磁致伸缩薄膜102的磁化的更高效的改变。因此，自旋波可在磁致伸缩薄膜102中被更高效地生成，并且用于生成自旋波的更高效的器件400可被获得。
光电热活性材料可包括半导体材料，诸如Ge、Si、GaAs、InAs、InP或非晶C。本领域的技术人员将认识到，其他材料可用于提供光电热活性材料，即吸收供该激励使用的给定波长的光并在接收该光时增加其物理尺寸的任何材料。
替换地，声波隔离106可对从光源406发射404的光透明。光可由此被透射过声波隔离106到光电热活性材料。
此外，在使用电活性材料时，用于检测自旋波的器件可通过感测变形薄膜104中生成的电功率来操作。
以上描述的磁致伸缩薄膜102可充当自旋波导。替换地，磁致伸缩薄膜102可与独立的自旋波导处于磁性连接，使得自旋波可在该独立的自旋波导和磁致伸缩薄膜之间转移。
本领域的技术人员还会认识到本发明绝不限于以上描述的优选实施例。相反，许多修改和变型都有可能在所附权利要求书的范围内。
替换地，通过对附图、公开以及所附权利要求书的研究，技术人员在实施所要求保护的发明时可理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一个(an)”并不排除多个。在相互不同的从属权利要求中所引用的某些方案的事实并不表明不能加以利用这些方案的组合。
Claims (14)
1.一种用于生成自旋波的器件，所述器件(100，200，300，400)包括：
磁致伸缩薄膜(102)，
响应于激励而改变物理尺寸的变形薄膜(104)，
声波隔离(106)，
所述磁致伸缩薄膜(102)和所述变形薄膜(104)被连接，使得所述变形薄膜(104)的物理尺寸的改变导致所述磁致伸缩薄膜(102)中的机械应力，从而导致所述磁致伸缩薄膜(102)的磁化的改变，
所述声波隔离(106)包围所述磁致伸缩薄膜(102)和所述变形薄膜(104)，由此形成声波谐振器(108)；以及
用于自旋波传播的自旋波导(114，208)。
2.一种用于检测自旋波的器件，所述器件(100，200，300)包括：
响应于磁化的改变而改变物理尺寸的磁致伸缩薄膜(102)，
变形薄膜(104)，以及
声波隔离(106)，
所述磁致伸缩薄膜(102)和所述变形薄膜(104)被连接，使得所述磁致伸缩薄膜(102)的物理尺寸的改变导致所述变形薄膜(104)中的机械应力，从而导致所述变形薄膜(104)生成电功率，
所述声波隔离(106)包围所述磁致伸缩薄膜(102)和所述变形薄膜(104)，由此形成声波谐振器(108)。
3.根据权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述自旋波导(114,208)与所述磁致伸缩薄膜(102)集成地形成在一起，或者作为连接到所述磁致伸缩薄膜(102)的独立铁磁元件(202)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的器件，其特征在于，所述器件进一步包括电极(110)，所述电极(110)被布置在所述声波隔离(106)内并与所述变形薄膜(104)接触。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的器件，其特征在于，所述变形薄膜(104)包括压电材料。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的器件，其特征在于，所述变形薄膜(104)包括电活性材料或光电热活性材料(402)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的器件，其特征在于，所述声波隔离(106)包括声波反射器，所述声波反射器包括声波布拉格反射结构，即具有声波带间隙、气隙、真空间隙或声波阻抗方面的差异的材料。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的器件，其特征在于，所述磁致伸缩材料包括Terfenol-D即TbxDy1-xFe2；Galfenol即GaxFe1-x；Co；Ni；Heusler合金或其组合。
9.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，所述压电材料包括PbZrTiO3即PZT；PbMgNbOx-PbTiOx即PMN-PT；BaTiO3即BTO；SrBiTaOx即SBT；AlN；GaN；LiNbO3即LNO；ZnO；(K,Na)NbOx即KNN；斜方晶HfO2或其组合。
10.一种用于使用根据权利要求1所述的器件来生成自旋波的方法，所述方法(500)包括以下步骤：
向所述变形薄膜(104)提供交替激励以改变所述变形薄膜(104)的物理尺寸，所述交替激励具有被布置成激励所述声波谐振器(108)的谐振由此在所述声波隔离(106)内形成驻声波(118)的频率，所述驻波(108)引起所述磁致伸缩薄膜中的机械应力，从而导致所述磁致伸缩薄膜(102)的磁化的改变，使得自旋波在所述磁致伸缩薄膜(102)中被生成。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述交替激励的频率在1GHz和100GHz之间。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述交替激励是交流电功率。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述交替激励是强度交替的光束(404)。
14.用于使用根据权利要求2所述的器件来检测自旋波的方法，所述方法(600)包括以下步骤：
接收所述磁致伸缩薄膜(102)中的自旋波，所述自旋波导致所述磁致伸缩薄膜(102)的磁化的改变，由此改变所述磁致伸缩薄膜(102)的物理尺寸，从而导致所述变形薄膜(104)中的机械应力，使得电功率在所述变形薄膜(104)中被生成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20161109 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |