Детектори електромагнітного поля на основі пристроїв спінтроніки

Abstract

У роботі запропонована модель сенсора електромагнітного випромінювання, який використовує прецесію вектора намагніченості у феромагнетику (феромагнітний резонанс) внаслідок поглинання енергії падаючої електромагнітної хвилі, генерування спінового струму внаслідок цієї прецесії, генерування спін-поляризованого струму внаслідок проходження спінового струму у немагнітному металі, і зміну напряму намагніченості феромагнітного шару із низькою коерцитивною силою (вільного шару) внаслідок проходження спін-поляризованого струму. Тоді випромінювання детектуватиметься за його дією на електричний опір усієї структури, який залежить від взаємних напрямів (паралельні або антипаралельні) намагніченості вільного і закріпленого (із великою коерцитивною силою) феромагнітних шарів (явище гігантського магнітного опору). Розраховані залежності спін-поляризованого струму у пристрої від частоти та амплітуди падаючої електромагнітної хвилі із лінійною поляризацією. Розроблена методика розрахунку діапазону значень амплітуди і частоти випромінювання, яке може детектувати сенсор. Параметрами цієї моделі є час детектування і кількість спінових вентилів у одному сенсорі. Приведені розрахунки для феромагнітного шару, виготовленому із пермалою, та для спінових вентилів із чотирма різними значеннями критичного струму, які визначають процес перемагнічування вільного шару: 20, 50, 100 і 200 мікроампер.