Faire tourner les vagues, ou magnons, comme l'excitation élémentaire du système magnétique, peut transférer le moment angulaire de spin, qui offre de larges perspectives pour le Non Volatil, faible consommation d'énergie, dispositifs microélectroniques à grande vitesse et de petite taille dans la période post-Moore. Magnonique, englobant la génération, transport et manipulation de magnons, est devenue la dernière direction de développement de la spintronique et une discipline émergente de la physique de la matière condensée.

Dans les années récentes, Le groupe de recherche du professeur HAN Xiufeng à l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a développé une valve magnon avec une structure de noyau d'isolant magnétique (MI)/espaceur(S)/isolant magnétique (MI) (tel que YIG /Au/YIG), une jonction magnon (telle que YIG/NiO/YIG) et un séparateur magnéto électrique qui peut être utilisé comme générateur de magnon et détecteur de magnon (telle que Pt/YIG/Pt), visant à utiliser des méthodes électriques pures et le changement des structures magnétiques pour contrôler efficacement la génération et le transport des magnons, ainsi réaliser un rapport marche-arrêt de 100% de commutation de transmission des courants de magnon.

Par conséquent, une compréhension plus approfondie des propriétés de transport des magnons incohérents ou cohérents dans une jonction de magnon complètement isolée électriquement deviendra la base physique clé pour le développement de dispositifs et de circuits magnéniques pratiques à l'avenir.

Afin de mieux comprendre le mécanisme de transmission du magnon dans la jonction magnon à partir de l'échelle microscopique, Doctorant YAN Zhengren, Professeur agrégé WAN Caihua, et le professeur HAN Xiufeng a étudié la transmission du magnon dans la structure sandwich d'un isolant ferromagnétique (FMI)/isolant antiferromagnétique (AFI)/isolants ferromagnétiques (FMI) par des simulations de modèle de spin atomistique.

Ils ont découvert que l'effet de jonction magnon (MJE) ou l'effet de valve magnon (MVE) peut être reproduit, démontrant la transmission du magnon dépendant de la magnétisation. Le MJE et le MVE sont issus de la polarisation de l'onde de spin.

En général, les réseaux spin-up (spin-down) ne peuvent accueillir que des magnons polarisés circulairement à droite (à gauche). Alors que seuls les magnons polarisés circulairement à droite sont favorisés dans le FMI avec une magnétisation vers le haut, les polarisations circulaires à la fois gauche et droite sont autorisées dans AFI en raison de deux réseaux de spins opposés. Cette règle de sélection fait donc que la réflexion totale de l'onde de spin se produit lorsque les magnons tentent de diffuser dans un réseau de spin, qui ne supporte pas leur polarisation.

Par exemple, lorsque des magnons circulaires droitiers excités dans la région de spin-up sont injectés dans la région de spin-down, la règle de sélection entraînerait une faible transmission de magnon à travers l'interface. Ce phénomène appelé effet de blocage magnon, ce qui montre que la polarisation de l'onde de spin joue un rôle important dans la transmission du magnon.

Par ailleurs, ils ont théoriquement étudié le comportement de diffusion des ondes de spin à l'interface d'une hétérojonction couplée antiferromagnétiquement. Il est montré que les ondes de spin traversant l'interface sont des ondes évanescentes et que les ondes incidentes sont toutes réfléchies, démontrant un effet de blocage de magnon dépendant de la magnétisation dans cette structure.

Le résultat indique qu'avec l'augmentation de la fréquence de l'onde de spin, la durée de décroissance diminue et les ondes évanescentes sont plus concentrées à l'interface, montrant un effet de peau magnénique qui est similaire à l'effet de peau des ondes électromagnétiques.

Par ailleurs, un décalage magnétique positif de Goos-Hänchen des ondes réfléchies a également été prédit. Il peut être compris par un décalage effectif de l'interface de réflexion induit par la longueur de décroissance non nulle des ondes évanescentes.

En résumé, les résultats montrent que la manipulation efficace de magnons cohérents/incohérents par des jonctions de magnons découle de la chiralité inhérente des magnons dans les matériaux magnétiques. Ces découvertes confirment la base physique des dispositifs magnon pour manipuler efficacement le transport de magnon, et fournit une nouvelle direction de développement et une nouvelle voie technique pour le développement de dispositifs logiques et de stockage de type magnon pur.

Cette recherche a été publiée dans Phys. Rév. B .