自旋波器件问世：无需外磁场的未来通信新路径

来源：科技日报

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科技日报记者 张佳欣

由意大利米兰理工大学主导的研究团队成功研制出首个无需外加磁场的集成化自旋波器件，实现了完全调谐功能。这一成果有望用于下一代高速、低功耗通信系统，并为未来远超当前5G和6G标准的通信技术提供新路径。相关研究成果发表在最新一期《先进材料》杂志上。

此次研发的新型器件实现了小型化，可直接集成在硅基平台上，与现有电子技术兼容，并且无需外加磁体即可工作。

从尺寸上看，该器件仅为100×150平方微米，明显小于目前常见的基于声波的射频信号处理器件。器件核心是一条由磁性材料制成的自旋波导，并配备输入和输出天线，用于射频信号的输入与读取。通过精确调节微磁体与磁通集中器之间的距离，横向磁场强度可在11至20.5毫特斯拉范围内连续变化。

实验结果显示，该器件的工作频率可在3至8吉赫兹之间调节，并在6吉赫兹条件下实现最高约120度的相位调制能力。原型器件已经能够在无外加磁场的情况下，作为时间延迟线和相位移器稳定运行，这两类功能是无线通信系统中的重要组成部分。

未来该器件将与微机电系统结合，实现器件在工作过程中的实时可重构。其采用的微磁体在高达200℃的环境下仍能保持磁性性能稳定，并能够在消耗额外能量的情况下产生所需磁场，适合实际应用环境。

这一成果是推动磁振子学技术从实验室走向通信系统的重要一步。同时，使自旋波芯片距离进入电子器件应用又近了一步。