自旋波波导材料的高频特性表征与传输特性的仿真

发布时间：2021-06-05 18:59

　　半导体工业经历了几十年的爆发式增长之后,目前已经进入成熟期。在控制生产成本和能量损耗的同时,进一步增加器件的集成度变得尤为困难。以自旋波作为信息载体的信息处理技术已成为“后CMOS”（beyond CMOS）时代极具竞争力的候选技术。自旋波在传输过程中不涉及电子的运动,避免了存在于半导体器件中的焦耳热问题。另外,其超高的频率、纳米量级的波长以及较大的传播速度等特点使高速纳米器件的产生成为可能。本文的主要工作分为两个部分:一是搭建测试系统对自旋波波导材料进行了高频特性表征研究;二是采用微磁学模拟方法,对一种基于交换-弹性（exchange-spring）磁结构的新型自旋波波导进行了建模与仿真。论文首先介绍了磁性材料铁磁共振（ferromagnetic resonance,FMR）的测试原理以及测试平台的搭建,然后以两种常见的自旋波波导材料钇铁石榴石（YIG）和坡莫合金（Py）作为测试对象,通过对测试和后期数据处理方法的改进,摸索并总结出了一套稳定、可靠、重复性高的FMR测试流程。实验层面上,通过调整样品的放置方式消除了共振曲线上的“突起”。数据处理层面上,去嵌入过程消除了夹具引入的测试误... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 磁性材料的高频特性表征
        1.2.2 自旋波波导的设计
    1.3 面临的挑战及发展方向
    1.4 论文的内容安排
第二章 磁化动力学与微磁学模拟
    2.1 磁学发展梗概
    2.2 磁性的来源
    2.3 微磁学中的基本能量
        2.3.1 偶极相互作用能
        2.3.2 交换作用能
        2.3.3 退磁能
        2.3.4 磁各向异性能
        2.3.5 Zeeman能
        2.3.6 能量的最小化
    2.4 磁化动力学基础
        2.4.1 磁矩进动方程
        2.4.2 动态磁导率
        2.4.3 共振条件
        2.4.4 非一致进动——自旋波
    2.5 微磁学模拟
        2.5.1 计算原理和方法
        2.5.2 OOMMF简介
    2.6 本章小结
第三章 自旋波材料的高频特性表征
    3.1 测试原理
    3.2 前期准备工作
        3.2.1 测试系统的组建
        3.2.2 样品的制备
    3.3 YIG薄膜的VNA-FMR测试
        3.3.1 实验中的误差分析和抑制
        3.3.2 数据的后处理
    3.4 Py薄膜的VNA-FMR测试
        3.4.1 电磁场屏蔽
        3.4.2 漂移的修正
    3.5 本章小结
第四章 自偏置自旋波波导的传输特性研究
    4.1 设计思想
    4.2 色散关系的计算方法
    4.3 模型的建立
    4.4 自旋波的传播特性研究
    4.5 最大传播频率的调控
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间的研究成果



本文编号：3212724