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Spin-wave magneto-ionics for reconfigurable electronics

Descrizione del progetto

Onde di spin controllate dalla tensione per il calcolo di nuova generazione

Le onde di spin aprono la strada a un’elaborazione più rapida e consumi energetici più bassi, e possono permettere di superare i limiti dell’elettronica tradizionale. A partire da tale premessa, il progetto SMIFRE, finanziato dal CER, si propone di indagare il controllo della tensione delle onde di spin utilizzando effetti magneto-ionici in film di granato di ferro e ittrio a bassa perdita. Attraverso la tecnologia di gating agli ioni di litio, i ricercatori programmeranno e manipoleranno le onde di spin con basse tensioni, creando componenti logici riconfigurabili. Il progetto svilupperà porte ioniche (una simile a una batteria per un controllo robusto, una simile a un supercondensatore per una modulazione di fase rapida) e le integrerà in circuiti e accoppiatori magnonici. Secondo le attese, SMIFRE dimostrerà un dispositivo logico completamente programmabile e interamente magnetico, gettando le basi per tecnologie di calcolo ad alta frequenza e a basso consumo.

Obiettivo

Spin waves are emerging as a promising medium for information processing. The potential of spintronics in information processing lies in its ability to offer higher speeds and lower power consumption compared to traditional electronic components. Spin waves could accelerate information processing and surpass the limits that transistor-based electronics are approaching. The successful demonstration of a spin-wave logic circuit would validate the feasibility of this technology and pave the way for its wider adoption. However, this technology would require a robust and efficient voltage control mechanism for spin waves which, so far, remains elusive.

A promising new development in the field of magnetism is the voltage control of magnetic properties via ionic gating, an area referred to as magneto-ionics. Control of magnetism through reversible ion migration can be achieved with small voltages. When applied to magnonics, it sparks the possibility of controlling spin waves by voltages in on-chip logic devices, thereby setting the stage for high-frequency, energy-efficient, reconfigurable computing.

Within this project, I will investigate voltage control of spin waves in low-loss yttrium iron garnet (YIG) films and waveguides by employing Li-ion gating in patterned all-solid-state structures. I will demonstrate two unique ionic gates, one that operates like a battery and provides robust spin-wave control for the programming of logic functions, and another that operates as a supercapacitor offering fast phase control for information processing. Upon successfully developing these control components, I will construct a voltage-controlled 22 magnonic coupler by integrating the battery-like gate into two proximal YIG waveguides. This coupler will act as a reconfigurable universal logic gate. Finally, I will integrate multiple voltage-programmable magnonic couplers and magneto-ionic phase shifters to create a programmable all-magnonic logic circuit.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

AALTO KORKEAKOULUSAATIO SR
Contributo netto dell'UE
€ 242 116,80
Indirizzo
OTAKAARI 1
02150 Espoo
Finlandia
Regione
Manner-Suomi Helsinki-Uusimaa Helsinki-Uusimaa
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato