無需外加磁場的自旋波器件問世，為未來通信技術提供新路徑

來源：科技日報

科技日報記者 張佳欣

意大利米蘭理工大學領導的研究團隊研製出首個無需外加磁場的集成化自旋波器件，可實現完全調諧。這一成果有望用於下一代高速、低功耗通信系統，併爲未來遠超當前5G和6G標準的通信技術提供新路徑。相關研究成果發表在最新一期《先進材料》雜誌上。

此次研發的新型器件實現了小型化，可直接集成在硅基平臺上，與現有電子技術兼容，並且無需外加磁體即可工作。

從尺寸上看，該器件僅為100×150平方微米，明顯小於目前常見的基於聲波的射頻信號處理器件。器件核心是一條由磁性材料製成的自旋波導，並配備輸入和輸出天線，用於射頻信號的輸入與讀取。通過精確調節微磁體與磁通集中器之間的距離，橫向磁場強度可在11至20.5毫特斯拉範圍內連續變化。

實驗結果顯示，該器件的工作頻率可在3至8吉赫茲之間調節，並在6吉赫茲條件下實現最高約120度的相位調製能力。原型器件已經能夠在無外加磁場的情況下，作為時間延迟線和相位移器穩定運行，這兩類功能是無線通信系統中的重要組成部分。

未來該器件將與微機電系統結合，實現器件在工作過程中的實時可重構。其採用的微磁體在高達200℃的環境下仍能保持磁性能穩定，並能夠在不消耗額外能量的情況下產生所需磁場，適合實際應用環境。

這一成果是推動磁振子學技術從實驗室走向通信系統的重要一步。同時，使自旋波芯片距離進入電子器件應用又近了一步。