RU2347296C1 - Magnetically operated detector of shf radiation - Google Patents

Magnetically operated detector of shf radiation Download PDF

Info

Publication number
RU2347296C1
RU2347296C1 RU2007127230/28A RU2007127230A RU2347296C1 RU 2347296 C1 RU2347296 C1 RU 2347296C1 RU 2007127230/28 A RU2007127230/28 A RU 2007127230/28A RU 2007127230 A RU2007127230 A RU 2007127230A RU 2347296 C1 RU2347296 C1 RU 2347296C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
detecting element
detector
shf
magnetic field
Prior art date
Application number
RU2007127230/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Никита Валентинович Волков (RU)
Никита Валентинович Волков
Евгений Владимирович Еремин (RU)
Евгений Владимирович Еремин
Виталий Сергеевич Цикалов (RU)
Виталий Сергеевич Цикалов
Кирилл Александрович Шайхутдинов (RU)
Кирилл Александрович Шайхутдинов
Михаил Иванович Петров (RU)
Михаил Иванович Петров
Original Assignee
Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН filed Critical Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН
Priority to RU2007127230/28A priority Critical patent/RU2347296C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2347296C1 publication Critical patent/RU2347296C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

FIELD: physics, measurement.
SUBSTANCE: magnetically operated detector of SHF radiation is related to SHF equipment and may be used in development of radio equipment for communication, radio location, in control instrumentation, in scientific instrument making. Magnetically operated detector of SHF radiation comprises detecting element on tunneling contact located in magnetic field. At that detecting element is made of magnetic granulated material with large set of magnetic tunneling contacts, to which offset current is supplied and which is installed in antinode of SHF radiation magnetic component. SHF radiation causes precession of some granules magnetisation, which are under effect of ferromagnetic resonance conditions, and at the same time it induces high frequency current in material.
EFFECT: increase of detector sensitivity with preservation of its frequency-selective properties controlled by magnetic field, simplification of design and technology of detecting device manufacture.
4 dwg

Description

Изобретение относится к технике СВЧ и может использоваться при создании радиоаппаратуры для связи, радиолокации, в измерительной технике, в научном приборостроении.The invention relates to microwave technology and can be used to create radio equipment for communication, radar, in measuring equipment, in scientific instrumentation.

Хорошо известны точечные прижимные детекторные диоды СВЧ диапазона [Л.Г.Гасанов, А.А.Липатов, В.В.Марков, Н.А.Могильченко. - М.: Радио и связь, 1988. - 288 с.]. Прижимом заостренной проволочки из вольфрама к кристаллу кремния формируют переход металл-полупроводник точечного диода. Требуемой вольт-амперной характеристики добиваются индивидуально подбором точки контакта и регулировки силы прижима.Microwave point pin detector diodes are well known [L.G. Gasanov, A.A. Lipatov, V.V. Markov, N. A. Mogilchenko. - M .: Radio and communications, 1988. - 288 p.]. By pressing a pointed wire from tungsten to a silicon crystal, a metal-semiconductor transition of a point diode is formed. The required current-voltage characteristics are achieved individually by selecting the contact point and adjusting the clamping force.

Прижимной контакт дает большой разброс параметров перехода, механически ненадежен, диоды чувствительны к вибрациям и ударам. Электрическая прочность диода невелика.The pressure contact gives a wide variation in the transition parameters, is mechanically unreliable, diodes are sensitive to vibrations and shocks. The electric strength of the diode is small.

Лучшим вариантом СВЧ детектора в силу своего быстродействия является диод с барьером Шоттки, получаемый вакуумным напылением металла на полупроводник [В.И.Гаман, Физика полупроводниковых приборов. - Томск: Изд-во НТД 2000. - 426 с.].The best option for a microwave detector due to its speed is a Schottky barrier diode, obtained by vacuum deposition of metal on a semiconductor [V.I. Gaman, Physics of semiconductor devices. - Tomsk: Publishing House of NTD 2000. - 426 p.].

Крутизна вольт-амперной характеристики и электрическая прочность такого диода выше, чем у точечного перехода. Высокая повторяемость параметров диода на барьере Шотки и их стабильность в процессе эксплуатации обеспечиваются современной эпитаксиальной технологией. Диод работает при малом уровне СВЧ сигнала и осуществляет квадратичное детектирование, т.е. величина выпрямленного напряжения пропорциональна квадрату амплитуды СВЧ тока.The steepness of the current-voltage characteristics and the electric strength of such a diode is higher than that of a point transition. High repeatability of the parameters of the diode on the Schottky barrier and their stability during operation are provided by modern epitaxial technology. The diode operates at a low level of the microwave signal and performs quadratic detection, i.e. the magnitude of the rectified voltage is proportional to the square of the amplitude of the microwave current.

К недостаткам этого прибора можно отнести отсутствие у него управляемой частотной селективности, что необходимо для некоторых приложений.The disadvantages of this device include its lack of controlled frequency selectivity, which is necessary for some applications.

Однако особое внимание привлекают магнитные туннельные контакты, в которых реализуется принципиально новый механизм детектирования высокочастотного тока, основанный на взаимосвязи спиновой динамики и спин-поляризованного транспорта [А.А.Tulapurkar, Y.Suzuki, A.Fukushima, H.Kubota, H.Maehara, К.Tsunekawa, D.D.Djayaprawira, N.Watanabe & S.Yuasa, Spin-torque diode effect in magnetic tunnel junctions. Nature (London) v.438, N17, p.339-342, 2005, (прототип)].However, magnetic tunneling contacts, in which a fundamentally new mechanism for detecting high-frequency current, based on the relationship of spin dynamics and spin-polarized transport [A.A. Tulapurkar, Y.Suzuki, A.Fukushima, H.Kubota, H.Maehara, are realized) , K. Tsunekawa, DD Djayaprawira, N. Watanabe & S. Yuasa, Spin-torque diode effect in magnetic tunnel junctions. Nature (London) v.438, N17, p.339-342, 2005, (prototype)].

Детектирующий элемент представляет собой наноразмерную слоистую структуру - два тонких магнитных слоя с металлической проводимостью (электроды), разделенные диэлектрической прослойкой (туннельный барьер). Магнитные слои характеризуются различными коэрцитивными полями, при выбранном внешнем магнитном поле намагниченность электрода с большей коэрцитивностью (pined-электрод) направлена под определенным углом к направлению поля, намагниченность электрода с меньшей коэрцитивностью (free-электрод) имеет направление, совпадающее с магнитным полем. Если теперь через такую структуру пропускать высокочастотный ток Iac с частотой f, он становится поляризованным по спину благодаря ферромагнитному состоянию электродов. Возникающий момент сил со стороны поляризованных по спину электронов проводимости действует на магнитный момент free-электрода [J.C.Slonczewski, Current-driven excitation of magnetic multilayers. J. Magn. Magn. Mater, v.159, p.L1-L7 (1996)], заставляя его прецессировать с частотой f, если она близка к частоте ферромагнитного резонанса free-электрода. Поскольку сопротивление структуры зависит от взаимного направления намагниченностей ее электродов, возникает зависящее от времени сопротивление R(t). Усреднение переменной составляющей напряжения Iac·R(t) по времени за период высокочастотного тока дает отличное от нуля выпрямленное напряжение.The detecting element is a nanoscale layered structure - two thin magnetic layers with metal conductivity (electrodes), separated by a dielectric layer (tunnel barrier). Magnetic layers are characterized by different coercive fields, for a selected external magnetic field, the magnetization of an electrode with a higher coercivity (pined electrode) is directed at a certain angle to the direction of the field, the magnetization of an electrode with a lower coercivity (free electrode) has a direction that coincides with the magnetic field. If a high-frequency current I ac with a frequency f is now passed through such a structure, it becomes spin polarized due to the ferromagnetic state of the electrodes. The resulting moment of forces from the spin-polarized conduction electrons acts on the magnetic moment of the free electrode [JCSlonczewski, Current-driven excitation of magnetic multilayers. J. Magn. Magn. Mater, v.159, p. L1-L7 (1996)], forcing it to precess with a frequency f if it is close to the frequency of the ferromagnetic resonance of the free electrode. Since the resistance of the structure depends on the mutual direction of the magnetization of its electrodes, a time-dependent resistance R (t) arises. Averaging the variable voltage component I ac · R (t) over time over a period of high-frequency current gives a non-zero rectified voltage.

К недостаткам описанного детектора следует отнести: не очень высокую чувствительность детектора по сравнению с полупроводниковыми диодами, используемыми в настоящее время; сложность технологии изготовления прибора - очень высокие требования к точности и качеству изготовления наноразмерного туннельного контакта.The disadvantages of the described detector should include: not very high sensitivity of the detector compared to the semiconductor diodes currently in use; the complexity of the manufacturing technology of the device - very high requirements for the accuracy and quality of manufacturing a nanoscale tunnel contact.

Технический результат изобретения заключается в увеличении чувствительности детектора с сохранением его частотно-селективных свойств, управляемых магнитным полем; в упрощении конструкции и технологии изготовления детектирующего устройства.The technical result of the invention is to increase the sensitivity of the detector while maintaining its frequency-selective properties controlled by a magnetic field; in simplifying the design and manufacturing technology of the detecting device.

Указанный технический результат достигается тем, что в магнитоуправляемом детекторе СВЧ излучения, включающем детектирующий элемент на туннельном контакте, находящийся в магнитном поле, новым является то, что детектирующий элемент выполнен из магнитного гранулированного материала с большим набором магнитных туннельных контактов, на который подается ток смещения и который установлен в пучности магнитной составляющей СВЧ излучения, последний вызывает прецессию намагниченности части гранул, находящихся в условиях ферромагнитного резонанса, и одновременно индуцирует высокочастотный ток в материале.The specified technical result is achieved in that in a magnetically controlled microwave radiation detector, including a detecting element on a tunnel contact located in a magnetic field, it is new that the detecting element is made of granular magnetic material with a large set of magnetic tunnel contacts, to which a bias current is applied and which is installed in the antinode of the magnetic component of microwave radiation, the latter causes a precession of the magnetization of a part of the granules under ferromagnetic conditions onance, and at the same time induces a high-frequency current in the material.

В заявляемом магнитоуправляемом детекторе СВЧ излучения в качестве детектирующего элемента, находящегося в магнитном поле, используется не одиночная магнитная туннельная структура, как в прототипе, а магнитный гранулированный материал, в котором реализуется большой набор магнитных туннельных контактов - пар ферромагнитных гранул с металлической проводимостью, разделенных тонкими диэлектрическими прослойками; детектирующий элемент располагается в пучности магнитной составляющей СВЧ излучения; магнитная составляющая СВЧ излучения вызывает прецессию намагниченности части гранул, находящихся в условиях ферромагнитного резонанса, и одновременно индуцирует высокочастотный ток в материале, выпрямление которого и происходит на туннельных контактах в материале; в конструкции также предусмотрена возможность устанавливать постоянный ток смещения через детектирующий элемент, что увеличивает чувствительность детектирующего устройства.In the inventive magnetically controlled microwave radiation detector as a detecting element located in a magnetic field, not a single magnetic tunnel structure is used, as in the prototype, but magnetic granular material, which implements a large set of magnetic tunnel contacts - pairs of ferromagnetic granules with metallic conductivity, separated by thin dielectric layers; the detecting element is located in the antinode of the magnetic component of the microwave radiation; the magnetic component of microwave radiation causes a precession of the magnetization of part of the granules under ferromagnetic resonance conditions, and at the same time induces a high-frequency current in the material, the rectification of which occurs at the tunneling contacts in the material; the design also provides the ability to set a constant bias current through the detecting element, which increases the sensitivity of the detecting device.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что в качестве детектирующего элемента используется принципиально новый материал - гранулированная магнитная среда; устройство устанавливается в пучности магнитного СВЧ поля, что позволяет отказаться от специальных конструктивных элементов для возбуждения высокочастотного тока в детектирующем элементе; кроме того, магнитное СВЧ поле, а не ток вызывает прецессию намагниченности отдельных гранул, формирующих магнитные туннельные контакты, приводя к зависящему от времени сопротивлению материала и, как следствие, к эффекту детектирования высокочастотного тока; включение постоянного тока смещения увеличивает чувствительность прибора. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна». При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is characterized in that a fundamentally new material is used as a detecting element - granular magnetic medium; the device is installed in the antinode of the magnetic microwave field, which allows you to abandon special structural elements for exciting high-frequency current in the detecting element; in addition, the microwave magnetic field, and not the current, causes a precession of the magnetization of individual granules forming magnetic tunneling contacts, leading to a time-dependent resistance of the material and, as a consequence, to the effect of detecting high-frequency current; turning on a DC bias increases the sensitivity of the device. Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty." When studying other well-known technical solutions in this technical field, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified, and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "inventive step".

На Фиг.1 представлена конструкция магнитоуправляемого детектора СВЧ излучения (а): распределение статического Н, высокочастотного hac полей и высокочастотного тока Iac в детектирующем элементе; (б): 1 - короткозамкнутая линия передачи; 2 - детектирующий элемент; 3 - электромагнит; 4 - контактные площадки; 5 - источник тока смещения. На фиг.2 дан схематический рисунок двух соседних гранул, образующих магнитный туннельный контакт, поясняющий механизм детектирования. Si и Sj обозначают единичные векторы вдоль направления намагниченностей i-й и j-й гранул grains; в поле Н Si имеет фиксированное направление, для Sj выполняются резонансные условия и он прецессирует с частотой f. На Фиг.3 дана зависимость детектируемого напряжения на детекторе от внешнего магнитного поля. Детектирующий элемент - гранулированный образец La0.7Са0.3MnO3. Температура Т=20 К, ток смещения Idc=0. На Фиг.4 представлена зависимость детектируемого напряжения на детекторе от внешнего магнитного поля при различных величинах тока смещения Idc. Детектирующий элемент - гранулированный образец La0.7Са0.3MnO3. Температура Т=20 К.Figure 1 shows the design of a magnetically controlled microwave radiation detector (a): distribution of static H, high-frequency h ac fields and high-frequency current I ac in the detecting element; (b): 1 - short-circuited transmission line; 2 - a detecting element; 3 - electromagnet; 4 - contact pads; 5 - bias current source. Figure 2 shows a schematic drawing of two adjacent granules forming a magnetic tunnel contact, explaining the detection mechanism. S i and S j denote unit vectors along the magnetization direction of the i-th and j-th grains; in the field H S i has a fixed direction, resonance conditions are satisfied for S j and it precesses with a frequency f. Figure 3 shows the dependence of the detected voltage on the detector from an external magnetic field. The detecting element is a granular sample of La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 . Temperature T = 20 K, bias current I dc = 0. Figure 4 presents the dependence of the detected voltage on the detector from an external magnetic field at various values of the bias current I dc . The detecting element is a granular sample of La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 . Temperature T = 20 K.

Магнитоуправляемый детектор СВЧ излучения содержит: короткозамкнутую линию передачи 1; детектирующий элемент 2, который изготавливается из магнитного гранулированного материала в виде тонкой пластинки (фиг.1а). Детектирующий элемент устанавливается на короткозамыкающей стенке линии передачи в пучности магнитного высокочастотного поля hac, которое, в свою очередь, индуцирует высокочастотный ток Iac в детектирующем элементе, фиг.1 (б). Постоянное магнитное поле Н создается электромагнитом 3. С помощью контактных площадок 4 к пластинке детектирующего элемента крепятся проводники, служащие для снятия детектирующего напряжения Vdc и подачи тока смещения Idc на детектирующий элемент от источника тока 5.Magnetically controlled microwave radiation detector contains: short-circuited transmission line 1; a detecting element 2, which is made of a magnetic granular material in the form of a thin plate (figa). The detecting element is mounted on the short-circuit wall of the transmission line at the antinode of the magnetic high-frequency field h ac , which, in turn, induces a high-frequency current I ac in the detecting element, Fig. 1 (b). A constant magnetic field H is created by an electromagnet 3. Using contact pads 4, conductors are attached to the plate of the detecting element to remove the detecting voltage V dc and supply bias current I dc to the detecting element from the current source 5.

Чувствительный элемент представляет собой материал, в котором реализуется протяженная сеть магнитных туннельных контактов, образованных ферромагнитными гранулами с металлической проводимостью с тонкой диэлектрической прослойкой между ними.The sensitive element is a material in which an extended network of magnetic tunnel junctions formed by ferromagnetic granules with metal conductivity with a thin dielectric layer between them is realized.

Сам механизм выпрямления высокочастотного тока в системе магнитных туннельных контактов проиллюстрирован на фиг.2 на примере одного контакта, образованного двумя гранулами. Каждая из гранул имеет свое коэрцитивное поле и, следовательно, поведение статической намагниченности и резонансные условия будут различаться для разных гранул. При определенной величине магнитного поля Н, направление которого совпадает с линиями высокочастотного тока, магнитный момент i-й гранулы направлен под углом α к магнитному полю, a j-я гранула находиться при резонансных условиях и ее момент прецессирует с частотой f вокруг направления внешнего магнитного поля. Эта прецессия вызывает временную зависимость сопротивления магнитного туннельного переходаThe mechanism of rectification of high-frequency current in a system of magnetic tunneling contacts is illustrated in figure 2 by the example of one contact formed by two granules. Each of the granules has its own coercive field and, therefore, the behavior of static magnetization and resonance conditions will differ for different granules. For a certain value of the magnetic field H, the direction of which coincides with the high-frequency current lines, the magnetic moment of the ith granule is directed at an angle α to the magnetic field, and the jth granule is under resonance conditions and its moment precesses with a frequency f around the direction of the external magnetic field . This precession causes a temporary dependence of the resistance of the magnetic tunnel junction

Figure 00000001
Figure 00000001

здесь

Figure 00000002
и
Figure 00000003
единичные векторы вдоль намагниченностей i-й и j-й гранул соответственно;here
Figure 00000002
and
Figure 00000003
unit vectors along the magnetizations of the ith and jth granules, respectively;

равновесное направление

Figure 00000004
определяется как
Figure 00000005
equilibrium direction
Figure 00000004
defined as
Figure 00000005

где (ϕ - угол между проекцией

Figure 00000004
на плоскость ху и
Figure 00000006
),where (ϕ is the angle between the projection
Figure 00000004
on the xy plane and
Figure 00000006
),

Figure 00000007
прецессирует как
Figure 00000008
(θ - угол прецессии);
Figure 00000007
precesses like
Figure 00000008
(θ is the angle of precession);

R↑↑ - сопротивление перехода в состоянии, когда

Figure 00000007
и
Figure 00000004
параллельны,R ↑↑ - transition resistance in the state when
Figure 00000007
and
Figure 00000004
parallel

ΔR=R↑↓-R↑↑ - увеличение сопротивления при изменении состояния на антипараллельное. Поскольку высокочастотное магнитное поле hac индуцирует высокочастотный токΔR = R ↑ ↓ -R ↑↑ - increase in resistance when the state changes to antiparallel. Since the high-frequency magnetic field h ac induces a high-frequency current

I(t)=Iacsin(2πft-δ) (δ is a possible phase shift between the oscillating

Figure 00000007
and I), протекающий через туннельный контакт, то напряжение на контакте V(t)=I(t)R(t) должно содержать член, включающий перемешивание Iac и ΔR(t). Выпрямленное напряжение получаем усреднением по периоду колебанийI (t) = I ac sin (2πft-δ) (δ is a possible phase shift between the oscillating
Figure 00000007
and I), flowing through the tunnel junction, then the voltage at the junction V (t) = I (t) R (t) must contain a term including mixing I ac and ΔR (t). The rectified voltage is obtained by averaging over the oscillation period

Figure 00000009
Figure 00000009

Описанный механизм выпрямления имеет простое качественное объяснение. Высокочастотный ток и прецессия

Figure 00000007
индуцируются hac и, следовательно, имеют одну и ту же частоту f, пусть для простоты ϕ-δ=0, тогда сопротивление для тока, текущего из i-й в j-ю гранулу, будет меньше из-за меньшего угла между
Figure 00000010
и
Figure 00000003
, но для противоположного направления тока будет больше благодаря большему углу. Очевидно, что усреднение V(t) по периоду приведет к ненулевой величине выпрямленного напряжения Vdc.The straightening mechanism described has a simple qualitative explanation. High Frequency Current and Precession
Figure 00000007
h ac are induced and, therefore, have the same frequency f, let for simplicity ϕ-δ = 0, then the resistance for the current flowing from the ith to the jth granule will be less due to the smaller angle between
Figure 00000010
and
Figure 00000003
but for the opposite direction the current will be larger due to the larger angle. Obviously, averaging V (t) over the period will lead to a nonzero value of the rectified voltage V dc .

Для всего гранулированного образца, в котором реализуется случайная сеть магнитных туннельных контактов, выпрямленное напряжение - интегральный сигнал, получающийся в результате суммирования по всем контактам. Магнитные туннельные контакты не идентичны, и различия в их характеристиках описываются определенными функциями распределения. Поведение Vdc в зависимости от магнитного поля определяется функцией распределения для резонансных полей индивидуальных гранул, участвующих в формировании туннельных магнитных контактов.For the entire granular sample in which a random network of magnetic tunneling contacts is realized, the rectified voltage is the integral signal obtained by summing over all the contacts. Magnetic tunnel contacts are not identical, and differences in their characteristics are described by certain distribution functions. The behavior of V dc depending on the magnetic field is determined by the distribution function for the resonance fields of individual granules involved in the formation of tunneling magnetic contacts.

Ток смещения Idc, величину которого можно регулировать, приводит к асимметрии туннельных контактов: увеличение Idc вызывает понижение уровня Ферми одной из гранул по отношению к другой на величину eVb, где е - заряд электрона, a Vb - соответствующее падение напряжения на контакте. В этих условиях вероятность туннелирования электронов в прямом и обратном направлении через контакт будет различаться, т.е. фактически будет различаться сопротивление контакта для тока, текущего в прямом RF и обратном RB направлениях. Формально это можно учесть, полагая, что R↑↑, R↑↓ и, следовательно, ΔR в уравнении (1) зависит от направления высокочастотного тока в переходе. Простой анализ показывает, что увеличение тока смещения приведет к увеличению Vdc на отдельном контакте и, как следствие, на всем гранулированном образце.The bias current I dc , the value of which can be controlled, leads to the asymmetry of the tunnel junctions: an increase in I dc causes a decrease in the Fermi level of one of the granules with respect to the other by eV b , where e is the electron charge, and V b is the corresponding voltage drop across the contact . Under these conditions, the probability of electron tunneling in the forward and reverse directions through the contact will differ, i.e. in fact, the contact resistance for the current flowing in the forward R F and reverse R B directions will be different. Formally, this can be taken into account, assuming that R ↑↑ , R ↑ ↓ and, therefore, ΔR in equation (1) depends on the direction of the high-frequency current in the junction. A simple analysis shows that an increase in the bias current will lead to an increase in V dc at a single contact and, as a consequence, over the entire granular sample.

Устройство работает следующим образом. Электромагнитное излучение с частотой f, попадая в детектирующее устройство, индуцирует на детектирующем элементе постоянное напряжение Vdc. Внешнее магнитное поле позволяет регулировать чувствительность детектора, так на фиг.3 показана зависимость выпрямленного напряжения на детекторе Vdc с детектирующим элементом на основе гранулированного образца La0.7Ca0.3MnO3, магнитного поля Н, возможно использование и гранулированных сплавов металл-диэлектрик на основе Co-Al-O; Fe-Al-O. Включение тока смещения через детектирующий элемент позволяет также регулировать чувствительность детектора: при фиксированной мощности СВЧ излучения увеличение Idc до 2 мA приводит к увеличению Vdc в 20 раз, фиг.4. При этом смещение не оказывает влияние на характер зависимости выпрямленного напряжения Vdc от магнитного поля.The device operates as follows. Electromagnetic radiation with a frequency f, falling into the detecting device, induces a constant voltage V dc on the detecting element. An external magnetic field allows you to adjust the sensitivity of the detector, so figure 3 shows the dependence of the rectified voltage on the detector V dc with a detecting element based on a granular sample of La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 , magnetic field H, and granular metal-dielectric alloys based on Co can be used -Al-O; Fe-Al-O. The inclusion of a bias current through the detecting element also allows you to adjust the sensitivity of the detector: at a fixed microwave power, an increase in I dc to 2 mA leads to a 20-fold increase in V dc , Fig. 4. Moreover, the bias does not affect the dependence of the rectified voltage V dc on the magnetic field.

Учитывая, что в соответствии с механизмом детектирования зависимость Vdc от магнитного поля определяется распределением резонансных полей гранул детектирующего элемента, для разных частот СВЧ излучения максимум чувствительности детектора будет наблюдаться при разных магнитных полях. Таким образом, появляется возможность выбором внешнего магнитного поля регулировать частотную селективность детектора.Considering that, in accordance with the detection mechanism, the dependence of V dc on the magnetic field is determined by the distribution of the resonant fields of the granules of the detecting element, for different frequencies of microwave radiation, the maximum sensitivity of the detector will be observed at different magnetic fields. Thus, it becomes possible to adjust the frequency selectivity of the detector by selecting an external magnetic field.

Claims (1)

Магнитоуправляемый детектор СВЧ излучения, включающий детектирующий элемент на туннельном контакте, находящийся в магнитном поле, отличающийся тем, что детектирующий элемент выполнен из магнитного гранулированного материала с большим набором магнитных туннельных контактов, на который подается ток смещения и который установлен в пучности магнитной составляющей СВЧ излучения, последний вызывает прецессию намагниченности части гранул, находящихся в условиях ферромагнитного резонанса, и одновременно индуцирует высокочастотный ток в материале. A magnetically controlled microwave radiation detector including a detecting element on a tunnel contact located in a magnetic field, characterized in that the detecting element is made of granular magnetic material with a large set of magnetic tunnel contacts, to which a bias current is supplied and which is set in antinode of the magnetic component of microwave radiation, the latter causes a precession of the magnetization of a part of the granules under ferromagnetic resonance conditions, and at the same time induces a high-frequency current in ateriale.
RU2007127230/28A 2007-07-16 2007-07-16 Magnetically operated detector of shf radiation RU2347296C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007127230/28A RU2347296C1 (en) 2007-07-16 2007-07-16 Magnetically operated detector of shf radiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007127230/28A RU2347296C1 (en) 2007-07-16 2007-07-16 Magnetically operated detector of shf radiation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2347296C1 true RU2347296C1 (en) 2009-02-20

Family

ID=40531911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007127230/28A RU2347296C1 (en) 2007-07-16 2007-07-16 Magnetically operated detector of shf radiation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2347296C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2653445C2 (en) * 2015-10-19 2018-05-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ВГУ") Method for evaluating biotropic manifestation of ultrahigh-frequency electromagnetic radiation integrated under the control of the dps gene
US11397226B2 (en) * 2018-01-19 2022-07-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Ferromagnetic resonance (FMR) electrical testing apparatus for spintronic devices
RU2792686C1 (en) * 2022-03-01 2023-03-23 Общество с ограниченной ответственностью "Новые спинтронные технологии" (ООО "НСТ") Spectroanalyzer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.A.Tulapurkar, Y.Suzuki, A.Fukushima, H.Kubota, H.Maehara, K.Tsunekawa, D.D.Djayaprawira, N.Watanabe & S.Yuasa. Spin-torque diode effect in magnetic tunnel junctions. Nature (London). V.438, №17, p.339-342, 2005. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2653445C2 (en) * 2015-10-19 2018-05-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ВГУ") Method for evaluating biotropic manifestation of ultrahigh-frequency electromagnetic radiation integrated under the control of the dps gene
US11397226B2 (en) * 2018-01-19 2022-07-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Ferromagnetic resonance (FMR) electrical testing apparatus for spintronic devices
RU2792686C1 (en) * 2022-03-01 2023-03-23 Общество с ограниченной ответственностью "Новые спинтронные технологии" (ООО "НСТ") Spectroanalyzer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. Spin-polarized transport in a two-dimensional electron gas with interdigital-ferromagnetic contacts
US20190165254A1 (en) Spin orbit torque magnetic ram
US8131249B2 (en) Frequency converter
US10852370B2 (en) Direct electrical detection of current-induced spin polarization due to spin-momentum locking in topological insulators
Miyake et al. Geometrical confinement of a domain wall in a nanocontact between two NiFe wires
US11533020B2 (en) Single magnetic-layer microwave oscillator
KR20200094180A (en) Frequency sensor
Kim et al. Electrical detection of the surface spin polarization of the candidate topological Kondo insulator Sm B 6
US8669762B2 (en) Electromagnetic wave detection methods and apparatus
Devolder et al. Instability threshold versus switching threshold in spin-transfer-induced magnetization switching
CN108075034B (en) Microwave detection element and microwave detector
Chavent et al. A multifunctional standardized magnetic tunnel junction stack embedding sensor, memory and oscillator functionality
McCarthy et al. Magnetocapacitance: Probe of spin-dependent potentials
RU2347296C1 (en) Magnetically operated detector of shf radiation
JP2007235119A (en) Ferromagnetic wire
Cansever et al. Investigating spin-transfer torques induced by thermal gradients in magnetic tunnel junctions by using micro-cavity ferromagnetic resonance
US7986140B2 (en) Systems and methods for RF magnetic-field vector detection based on spin rectification effects
Miwa et al. Enhancement of spin diode signals from Fe nanoparticles in MgO-based magnetic tunnel junctions
US20040089905A1 (en) Magnetic sensor using spin injection through a semiconductor with a graded doping profile
Yamaguchi et al. Spin Torque Diode Spectroscopy of Quantized Spin Wave Excited in a Magnetic Tunnel Junction
Sahoo et al. Spin-orbit torque: Moving towards two-dimensional van der Waals heterostructures
Fang Current-induced torques in ferromagnets at room temperature
Bai et al. Anisotropy and Damping in Co2FeAl0. 5Si0. 5 via Electrical Detection of Ferromagnetic Resonance
Prokopenko et al. Spin-torque microwave detectors: Fundamentals and applications
Ziętek et al. Magnetization dynamics of NiFe film and anisotropic magnetoresistance device: comparison of microwave detection methods

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150717