Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 156
Текст из файла (страница 156)
В квантовых системах под резоналсолг будем понимать резкое возрастание квантовых переходов при равенстве частот внешнего излучения гтч и квантового перехода е, — с, или ггч =- е, — ег Явление резонанса проявляется в увеличении интенсивности обмена энергией в процессах поглощения и излучения. Механический момент каждого магнитного иона в ферромагнетике (спин) совершает прецессию под воздействием поля Н „,, перпендикулярного внешнему Й„„. Величин~ ли ' прецессии определяется лирморлеской частолгог). В реальной ситуации магнитные моменты ионов в ферромагнетике взаимодействуют ме жду собой благодаря дипольным полям, обмену энергией, взаимодействию с полем кристаллической структуры. Возникают обьемные магнитостатические волны (ОМСВ) н поверхностные магнитостатические волны (ПМСВ).
И!аьллтостетлческне волны представляют собой электромагнитные волны, сопровоя' дающие колебания спинов в магнитоупорядоченных средах. лучения происходит локальный разогрев до точки Кюри (рис. 5,3, б). Если в этом месте действовать магнитным полем, то можно обратить поляризацию домена (рис. 5.3, в).
За- метим, однако, что такие динамические неоднородности превращаются на определенное время в статические. б. Функциональная ыагнитоэлектронике 727 Фазовая скорость магнитостатических во.тн много меньше скорости света. Магнитостатические волны возбуждаются неолнородным магнитным полем, создаваемым током, протекающим по проводнику на поверхности пленки. На рис.
5,4 представлены два состояния ионов во внешнем магнитном поле Й„,; в отсутствии управляющего поля Й,ч, спины выстраиваются вдоль направления постоянного поля (рис. 5.4, а); при наложении управляющего поля П „, например, за счет протекания тока по проводнику, создается спиновая волна, распространяющаяся по пленке и являющаяся динамической неоднородностью грие. 5.4, б). Характер распространения возмущения напоминает движение одиночной волны по струне, причем увеличение натяжения струны аналогично увеличению магнитного поля Н,„,.
В обоих случаях наблюдается увеличение часзоты. Эти волны лп называют также стлювыяш. а) Рис. В.я. Возникновение ЛииамичвскОй иЕОднОРодиости в виде спинозой волны: а — в отсутствие управляющего поля, б — лри наличии управляющего поля Наряду со спиновыми волнами в ферромагнетиках можно возбуждать упругие волны в ультразвуковом диапазоне, электромагнитные волны.
Эти волны можно рассматривать как динамические неоднородности, между которыми могут возникать процессы взаимодействия в случае, если они распространяются одновременно. Взаимодействие упругих и спиновых волн, например, представляет собой магнитострикционную связь, которая позволяет изменить свойства волн вблизи точек синхронизма и образовать гибридную жогкпглоулругую солку ) МУВ).
Фазовые скорости таких волн выше скорости звука. Вели рассмотреть слоистую структуру ферромагнетик-полупроводник, то спиновыс волны в ферромагнитной пленке могут взаимодейстяовать с электронами проводимости полупроводника. Дело в том, что электрическое поле спинозой волны проникает через границу раздела в полупроволник и создает там переменный ток.
Джоулево рассеяние мощности приводит к затуханию волны. В случае приложения поля к полупроводниковой пленке в ней возникает электрический ток, носители приобретают упорядоченное движение, На эти носители действуе~ сила Лоренца, возникающая вследствие проникновения в полупроводник магнижкжо поля спиновой волны. В случае совпадения скорости упорядоченного движения носителей )'я в полупроводнике н фазовой скорости спиновой волны )'л сила Лоренца колеблется в противофазе с силой электрического поля волны.
При этом, если Ря < );ь то пРоисходит ослабление спиновой волны; если )'я п Г, зо не наблюдается поглощение спиновой волны и, наконец, если )'ям рг, то происходит усиление спиновой волны или магнитоакустический резонанс. Это яркий пример взаимодействия динамических неоднородностей различной физической природы в различных континуааьных средах.Магнитоакустический резонанс возникает на частотах ) †)О ГГц.
Часть IК Функциональная электроника г"28 В магнитоупорядоченных средах можно возбуди~ь динамические неоднородности в виде жагноков квазичастиц, представляющих собой кван~ колебаний спиновых волн. В звердых телах, находящихся в сильном мапзитном поле Й,„, возникают волны плазмы Эти волны имеет круговую поляризацию, их называют спиральными вояками или геликодами. Геликоны в процессе распространения взаимодействуют с фотонами и при совпадении частоты звука с частотой колебаний плазмы возникают смешанные колебания В этом случае наблюдаются явления возбуждения звуковых колебаний колебаниями плазмы и наоборот.
В достаточно однородных сверхпроводниках П рода мо~у~ быль возбуждены магнитные вихри или вихра.4брикосоеа. Магнитный вихрь представляет собой нгпь нормальной фа зы, окруженную экранирующим током. Вдоль оси такой нити проходит квант магнитного потока или флуксон, величина которого определяется как Ф, = Ьс! 27 = 2 07х!О и Вб.
Прикладывая к вихрю внешнюю силу (сила Лоренца), можно перемещать вихрь в плоскости пленки. Особый интерес представляет использование флуксонов в пленках высокотемпературных свсрхпроводников (ВТСП). 5.1.2. Континуальные среды При выборе континуазьных сред руководствуются условием максимальной эффективности возбуждения заданного типа динамической неоднородности. Первые ЦМД приборы изготавливались иа редкоземельных ортоферритах с общей формулой 1пЕеОз. Однако на их основе не могла быть обеспечена высокая плотность записи информации, экономичность приборов.
Наиболее оптимальной средой для создания ЦМД приборов оказались монокристаллические пленки феррит-гранатов (МПФГ), эпнтаксиазьные пленки ферриз-шпинелей. В настоящее время магнитоодноосные пленки ферритов-гранатов, выращенных на намагниченных подложках талий-гадолиниевого граната (П Г), не испытывают заметной конкуренции со стороны других материалов.
Различают гранаты следующих систем: (!.а$.пБтС4з (Реба),Оп! ( г'(.пКщ),(ребаКе)зОа*' (УБщ)з(реА!)зО„. При формировании континуальных сред стараются получить ЦМД субмикронного диаметра, для чего используют, например, гранаты без ионов Кпз . Для доменопередвигающих структур используются пермаллоевые пленки (79;гь)х(! ь 21яьре) с нулевым коэффициентом магг~итострикции. Для устройств ФЭ, использующих в качестве динамических неоднородностей спиновое эхо, могут быть использованы соединения типа Н!Реззб„пленки или порошок Со, плен ки Со' Рез . 5.1.3.
Генерация, детектирование и управление динамическими неоднородностями Информация в устройствах на динамических неолнородностях, например, типа домено~ кодируется лвумя основными способами, на~иннам или отсутствием доменов в заданны ый момент времени в заланном месте, либо состояниями границ доменов Процесс генерации доменов осуществляется в основном локализацией злектромагнитног го поля, например, с помощью аппликации в виде петли, по которой протекает ток б. Функциональная магнигоэлектроника 729 (рис.
5.5). При подаче импульса тока будет создано размагничиваюшее поле )ти„„, превосходящее значение рабочего поля )), к и имеющее противоположный знак, Г!од аппликацией пленка локально перемагнитится и образуется домен. Другим примером процесса генерации доменов может служить деление зародышевого домена. Если домен зародится, то будет записана логическая единица, в противном случае — логический нуль.
Рис. $.6. Генерация доменов с помощью петли тока: 1 — подложка ГГГ; 2 — зпитаксиальная ферритоеая пленка; 3 — изолирующая пленка; 4— аппликация; Б — ь)МД Если в качестве динамической неоднородности применяется ВБЛ, то используется растянутый ЦМД или сл1райл-дол1ен (рис, 5.6).
Операшпо записи производя~ в следующем порядке: вначале отрицательную ВБЛ, находящуюся в вершине страйпа (рис. 5.6, а), переводят в другое положсние (рис. 5.6, б, в). Прилагая к вершине страйпа импульс поля смещения, можно получи~ь пару ВБЛ разных знаков (рис. 5.6, г). Г1оложитсльную ВБЛ переводят в вершину страйпа (рис.
5.6, д), определяют ЦМД (рис. 5.6, е), и уничтожают его путем аннигиляции. Итогом генерации является отрицательная пара ВБЛ в вершине страйпа. Наличие пары отрицательных ВБЛ соответствует логической единице, а ес отсутствие — логическому нулю. б) е) д) Рис. 6.6. Запись ВБП а накопительный регистр (а, а, г, д, е) н ее считывание (б) Для других устройств функциональной магнитоэлсктроникн существуют свои методы генерации, в основе которых также лежит принцип возбуждения полем. В устройствах на Часть Дг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
