Лаборатория «Спин-фотоника»

Научные результаты:

• Построена теория функционирования спин-трансферных устройств на основе антиферромагнитных диэлектриков, работающих в терагерцевом частотном диапазоне. А именно:
• установлено, что электрическое поле в слое пьезоэлектрика может быть использовано для наведения полей магнитной анизотропии и изменения частоты магнитного резонанса и изменения критического тока возбуждения автоколебаний. Данный результат был продемонстрирован на примере гетероструктуры Pt/NiO/PZT-5H;
• разработаны модели преобразователей спинового тока, эмиттеров и вентилей спинового тока на основе антиферромагнитных диэлектриков. Получены графические зависимости частоты магнитных колебаний в антиферромагнетике для параметров антиферромагнитного NiO и пьезокерамики PZT-5H при различных величинах внешних электрических напряжений, подаваемых на пьезоэлектрик;
• показано, что в гетероструктуре «скошенный антиферромагнетик-тяжелый металл» с ростом амплитуды импульса накачки величина отклика спиновой системы линейно растет на основной (резонансной) антиферромагнитной моде и квадратично на второй гармонике. Была показана возможность управления переключением намагниченностей подрешеток в антиферромагнетике со слабым ферромагнетизмом (взаимодействием Дзялошинского-Мория) терагерцовыми импульсами электромагнитного поля.
• В ходе экспериментальных исследований получены следующие научные результаты:
• изучены квазистатические процессы перемагничивания магнитоупругих нанополосок параболической формы. Показано, что нарушение симметрии устойчивых состояний намагниченности в нанополоске может быть реализовано с помощью статического магнитного поля, приложенного перпендикулярно легкой оси ферромагнетика. Эксперименты были выполнены на пленках CoPt толщиной 8 нм. Исследовалась возможность использования импульсной силовой нанолитографии зондом атомно-силового микроскопа (АСМ) для создания наноразмерных областей с повышенной плотностью протекающего тока.
• впервые экспериментально наблюдалась акустическая генерация параметрических спиновых волн - АСВ в резонаторах объемных акустических волн, содержащих пленки ЖИГ в контакте с пленкой Pt. Детектирование параметрических ЖИГ осуществлялось с помощью создаваемой ими спиновой накачки и ISHE.
• была получена температурно-зависимая динамика доменной стенки в температурном диапазоне, охватывающем как точки компенсации углового момента, так и намагниченности в пленке граната, и достигающем температуры Кюри. Продемонстрирована резкая разница в подвижности доменной стенки и максимально достижимой скорости в окрестностях этих двух точек компенсации. Была найдена высокая подвижность доменной стенки в слабых приложенных магнитных полях.
• Развита нейроморфно-интерференционная парадигма вычислений и обработки сигналов, включающая одновременное использование возбуждаемых током АФМ осцилляторов терагерцового диапазона и АФМ шин (система АФМ волноводов). Предложена концепция сверхбыстрого нейроморфного вычислительного процессора с оптическим и электрическим управлением на основе гетероструктуры антиферромагнитный/тяжелый металл (АФМ/ТМ).
• Разработаны прототипы магнонных волноводных и логических устройств для нейроморфной магнонной обработки сигналов. Были предложены прототипы магнонных волноводов и логических устройств спиновых волн на основе доменных стенок, а также методы изменения положения доменных стенок. 

Образование и переподготовка кадров:

• Ежегодно проводится научный семинар-воркшоп «Спин-фотоника» на базе ИРЭ РАН.
• Сотрудниками лаборатории разработаны и внедрены в НИУ ВШЭ дисциплины «Основы магнетизма» и «Наномагнетизм и спинтроника» для студентов 3 курса бакалавриата, а также специализированный практикум для студентов бакалавриата и магистратуры по спин-фотонике.

Сотрудничество:

• Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет),
• Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского,
• Институт физики микроструктур Российской академии наук,
• Дальневосточный федеральный университет (Россия): совместные научные исследования.
• Также ведется активное сотрудничество с Научно-практическим центром Национальной академии наук Беларуси по материаловедению (Республика Беларусь).