Spin waves phase comparator

Abstract

The principle of operation of a spin waves phase comparator, made on the basis of ferromagnetic film, is described. Mathematical model of equivalent electrical scheme is investigated. The dependence of the output voltage on the comparator on the phase difference of the input microwave signals is obtained. Micromagnetic modelling of conversion of spin waves propagating in a ferromagnetic film into an output microwave signal was carried out.

• spin wave
• phase comparator
• ferromagnetic film
• output voltage
• microwave signal

Аннотация (на русском)

Фазовый компаратор спиновых волн

В работе описан принцип работы фазового компаратора спиновых волн, выполненного на основе ферромагнитной пленки. Возбуждение и прием спиновых волн осуществляется за счет микрополосковых антенн, расположенных на поверхности пленки. Исследована математическая модель эквивалентной электрической схемы. Получено выражение для дискриминационной характеристики компаратора спиновых волн как функция разности фаз входных сигналов и отношения их амплитуд. Проведено микромагнитное моделирование преобразования спиновых волн, распространяющихся в ферромагнитной пленке, в выходной микроволновый сигнал.

For citation

References

1. Endoh T. et al. An overview of nonvolatile emerging memories-Spintronics for working memories //IEEE journal on emerging and selected topics in circuits and systems. - 2016. - Т. 6. - №. 2. - С. 109-119. http://doi.org/10.1109/JETCAS.2016.2547704
2. Sato N., Sekiguchi K., Nozaki Y. Electrical demonstration of spin-wave logic operation //Applied Physics Express. - 2013. - Т. 6. - №. 6. - С. 063001. http://doi.org/10.7567/APEX.6.063001
3. Kozhevnikov A. et al. Pattern recognition with magnonic holographic memory device //Applied Physics Letters. - 2015. - Т. 106. - №. 14. http://doi.org/10.1063/1.4917507
4. Khitun A. Magnonic holographic devices for special type data processing //Journal of Applied Physics. - 2013. - Т. 113. - №. 16. http://doi.org/10.1063/1.4802656
5. Ya X. et al.Interferometric properties of standing spin waves and the application to a phase comparator //Journal of applied physics. - 2015. - Т. 117. - №. 17. http://dx.doi.org/10.1063/1.4914366
6. Elliott R. S. Antenna Theory and Design. - Los Angeles: Wiley, 2003. - 624 p.
7. Balanis C. A. Antenna Theory: Analysis and Design, 4th Edition. - Hoboken: Wiley, 2016. - 1104 p.
8. Stancil D. D., Prabhakar A. Spin Waves Theory and Applications. - New York: Springer, 2009. - 355 p.
9. Demidov V. E. et al. Transformation of propagating spin-wave modes in microscopic waveguides with variable width //Physical Review B. - 2009. - Т. 79. - №. 5. - С. 054417. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.79.054417
10. Rousseau O. et al. Realization of a micrometre-scale spin-wave interferometer //Scientific reports. - 2015. - Т. 5. - №. 1. - С. 9873. http://doi.org/10.1038/srep09873
11. Fischer T. et al. Experimental prototype of a spin-wave majority gate //Applied Physics Letters. - 2017. - Т. 110. - №. 15. http://doi.org/10.1063/1.4979840
12. Costa J. D. et al.Compact tunable YIG-based RF resonators //Applied Physics Letters. - 2021. - Т. 118. - №. 16.
13. Vanderveken F. et al. Lumped circuit model for inductive antenna spin-wave transducers //Scientific Reports. - 2022. - Т. 12. - №. 1. - С. 3796. http://doi.org/10.1038/s41598-022-07625-2
14. Clayton R. P. Inductance: Loop and Partial. - Hoboken: Wiley, 2010. - 400 p.
15. Vansteenkiste A. et al. The design and verification of MuMax3 //AIP advances. - 2014. - Т. 4. - №. 10. http://doi.org/10.1063/1.4899186
16. Калиникос Б. А. Спиновые волны в ферромагнитных пленках // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. Т. 2. - № 5. С. 2.
17. Solovev P. N. et al. Micromagnetic simulation of domain structure in thin permalloy films with in-plane and perpendicular anisotropy //Physica B: Condensed Matter. - 2021. - Т. 604. - С. 412699. http://doi.org/10.1016/j.physb.2020.412699