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기판 상에서 연장되는 마그논 결정 나노선;상기 마그논 결정 나노선의 일단을 가로지르도록 배치되고 상기 마그논 결정 나노선에 스핀파를 제공하는 입력 안테나; 및상기 마그논 결정 나노선의 타단을 가로지르도록 배치되고 상기 마그논 결정 나노선를 진행하는 상기 스핀파를 검출하는 출력 안테나를 포함하고,상기 마그논 결정 나노선은 막면에 평행한 방향으로 자화되는 강자성 물질을 포함하는 나노선이며,상기 마그논 결정 나노선은 복수의 단위 영역을 포함하고,상기 단위 영역은 서로 다른 비대칭 교환 결합 상수 (DMI 상수)를 가지는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고,상기 마그논 결정 나노선의 단위영역은 Keff= K- 2πM2s 003c# 0 를 만족하고, Keff, K, Ms 는 각각 유효 자기 이방성 에너지 밀도, 막면에 수직한 유효 자기 이방성 에너지 밀도, 그리고 포화자화값을 의미하는 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 1항에 있어서,상기 마그논 결정 나노선은:상기 마그논 결정 나노선과 나란히 연장되는 하부 금속 패턴;상기 마그논 결정 나노선과 나란히 연장되고 상기 하부 금속 패턴 상에 정렬되어 배치된 중간 자성 패턴; 상기 중간 자성 패턴 상에 정렬되어 주기적으로 배치된 상부 금속 패턴; 및상기 중간 자성 패턴 상에 정렬되어 주기적으로 배치된 상부 절연 패턴을 포함하고,상기 상부 금속 패턴과 상기 상부 절연 패턴은 교번하여 배치되고,상기 상부 금속 패턴은 상기 제1 영역에 대응되고,상기 상부 절연 패턴은 상기 제2 영역에 대응되는 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 2항에 있어서,상기 하부 금속 패턴은 Pt 및 Ta 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 중간 자성 패턴은 퍼멀로이, Co, 및 CoFeB 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 상부 절연 패턴은 AlOx, MgO, 및 GdOx 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 상부 금속 패턴은 상기 하부 금속 패턴과 동일한 물질인 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 1항에 있어서,상기 마그논 결정 나노선은:상기 마그논 결정 나노선과 나란히 연장되는 하부 금속 패턴;상기 마그논 결정 나노선과 나란히 연장되고 상기 하부 금속 패턴 상에 정렬되어 배치된 중간 자성 패턴; 상기 중간 자성 패턴 상에 정렬되어 주기적으로 배치된 제1 상부 금속 패턴; 및상기 중간 자성 패턴 상에 정렬되어 주기적으로 배치된 제2 상부 금속 패턴을 포함하고,상기 상부 금속 패턴과 상기 제2 상부 금속 패턴은 교번하여 배치되고, 상기 제1 상부 금속 패턴은 상기 제1 영역에 대응되고,상기 제2 상부 금속 패턴은 상기 제2 영역에 대응되는 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 4항에 있어서,상기 하부 금속 패턴은 Pt 및 Ta 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 중간 자성 패턴은 퍼멀로이, Co, 및 CoFeB 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 제1 상부 금속 패턴은 상기 하부 금속 패턴과 동일한 물질이고,상기 제2 상부 금속 패턴은 Ni 또는 Ir인 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 1항에 있어서,상기 마그논 결정 나노선은:상기 마그논 결정 나노선과 나란히 연장되는 하부 금속 패턴;상기 마그논 결정 나노선과 나란히 연장되고 상기 하부 금속 패턴 상에 정렬되어 배치된 중간 자성 패턴; 상기 마그논 결정 나노선과 나란히 연장되고 상기 중간 자성 패턴 상에 정렬되어 배치된 상부 금속 패턴; 및상기 중간 자성 패턴과 상기 상부 금속 패턴 사이에 개재되고 주기적으로 배치된 보조 금속 패턴을 포함하고,상기 보조 금속 패턴이 없는 영역은 상기 제1 영역에 대응되고,상기 보조 금속 패턴이 있는 영역은 상기 제2 영역에 대응되는 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 6항에 있어서,상기 하부 금속 패턴은 Pt 및 Ta 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 중간 자성 패턴은 퍼멀로이, Co, 및 CoFeB 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 상부 금속 패턴은 상기 하부 금속 패턴과 동일한 물질이고,상기 보조 금속 패턴은 Ni 또는 Ir인 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 1항에 있어서,상기 마그논 결정 나노선은:상기 마그논 결정 나노선과 나란히 연장되는 하부 금속 패턴;상기 마그논 결정 나노선과 나란히 연장되고 상기 하부 금속 패턴 상에 정렬되어 주기적으로 배치된 제1 중간 자성 패턴; 상기 마그논 결정 나노선과 나란히 연장되고 상기 하부 금속 패턴 상에 정렬되어 주기적으로 배치된 제2 중간 자성 패턴; 및상기 마그논 결정 나노선과 나란히 연장되고 상기 제1 및 제2 중간 자성 패턴 상에 정렬되어 배치된 상부 금속 패턴;을 포함하고,상기 제1 중간 자성 패턴과 상기 제2 중간 자성 패턴은 교번하여 배치되고,상기 제1 중간 자성 패턴은 상기 제1 영역에 대응되고,상기 제2 중간 자성 패턴은 상기 제2 영역에 대응되는 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 8항에 있어서,상기 하부 금속 패턴은 Pt 및 Ta 중에서 적어도 하나를 포함하고,상기 제1 중간 자성 패턴은 Co이고,상기 제2 중간 자성 패턴은 CoFeB이고,상기 상부 금속 패턴은 상기 하부 금속 패턴과 동일한 물질인 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 9항에 있어서,상기 제1 중간 자성 패턴과 상기 제2 중간 자성 패턴은 동일한 재질이고,상기 제1 중간 자성 패턴은 두께는 상기 제2 중간 자성 패턴의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 1항에 있어서,상기 마그논 결정 나노선의 하부에 배치된 하부 전극; 및상기 마그논 결정 나노선의 상부에 배치된 상부 전극을 더 포함하고,상기 마그논 결정 나노선에서 진행하는 스핀파의 금지 대역은 상기 상부 전극과 상기 하부 전극에 인가되는 전압차에 따라 변경되고,상기 제1 영역의 DMI 상수(D1)과 상기 제2 영역의 DMI 상수(D2)의 차이는 1 erg/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 11항에 있어서,상기 하부 전극은 서로 분리되지 않고,상기 상부 전극은 상기 마그논 결정 나노선을 가로지르는 복수의 상부 전극 패턴을 포함하고,상기 상부 전극 패턴은 상기 제2 영역과 정렬되어 국부적으로 전기장을 인가하여 상기 제2 영역의 DMI 상수(D2)를 변경하는 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 11항에 있어서,상기 상부 전극과 상기 마그논 결정 나노선 사이에 배치된 상부 층간 절연막; 및상기 하부 전극과 상기 마그논 결정 나노선 사이에 배치된 하부 층간 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 13항에 있어서,상기 상부 층간 절연막의 두께는 상기 제1 영역 및 제2 영역 상에서 서로 다른 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 11항에 있어서,상기 제1 영역의 두께는 상기 제2 영역의 두께와 서로 다른 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 11항에 있어서,상기 제1 영역의 길이 방향의 폭과 상기 제2 영역의 길이 방향의 폭이 서로 다른 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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제 11항에 있어서,상기 마그논 결정 나노선에 외부 자기장을 인가하는 적어도 하나의 도선을 더 포함하고,상기 도선은 상기 외부 자기장을 막면에 평행한 방향으로 제공하고,상기 마그논 결정 나노선의 자화 방향은 상기 외부 자기장에 의하여 변화하고,상기 마그논 결정 나노선에 인가되는 외부자기장의 방향과 전파되는 스핀파의 상대적인 방향에 따라 동일 주파수 영역에서 형성되는 스핀파의 금지대역이 변화하는 것을 특징으로 하는 스핀파 소자
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