Спиновый диод — наностолбчатая магнитная гетероструктура в виде туннельного перехода с двумя магнитными слоями (элетродами), разделенными сверхтонкой (порядка 1 нм) диэлектрической прослойкой. В такой структуре один магнитный слой полагается «закрепленным» (то есть направление его намагниченности не изменяется под действием внешних условий). В то же время направление намагниченности другого, «свободного» магнитного слоя можно изменять – либо магнитным полем, либо протекающим током, который поляризуется по спину в закрепленном слое. Основное явление, заложенное в основу функционирования таких структур, – это возбуждение магнитной динамики под действием приложенного электрического тока. Обратный эффект – выпрямление сигнала, когда под действием переменного электрического тока на выходе можно получить постоянное значение напряжения, называется это явление спин-диодным эффектом.
Работа исследователей из МФТИ заключалась в анализе микроволнового резонансного отклика спинового диода на действие переменного тока в случае, когда внешнее магнитное поле находится в неколлинеарной (неперпендикулярной) ориентации с намагниченностью свободного слоя. «Главное достижение нашей работы – мы связали фазовую диаграмму равновесных состояний спинового диода от угла отклонения вектора внешнего магнитного поля и амплитуды тока смещения с условиями достижения повышенной чувствительности спинового диода», — рассказал участник проекта Глеб Демин. Кроме того, зафиксирована высокая чувствительность спинового диода при подаче на него критического тока, вызывающего резонансные магнитные колебания диода.
По словам Глеба Демина, полученные теоретические рекомендации помогут в разработке высокочувствительных микроволновых детекторов без необходимости приложения внешнего магнитного поля, что может быть применено в микроволновой голографии, а также для разработки систем компьютерного зрения в автономных электромобилях.
