Arbeitsgruppe Prof. Hillebrands

Insulator Magnon Spintronics

The field of science that refers to information transport and processing by spin waves is known as magnonics. This name relates to the magnon – the spin-wave quantum ssociated with the flip of a single spin. The usage of magnonic approaches in the field of spintronics, hitherto dealing with electron-carried spin currents, gave birth to the field of magnon spintronics. This field is currently emerging, and considers magnon-based data buses, data processing elements operating with analogous and digital information, as well as converters between the magnon subsystem and the electron-carried spin and charge currents.

In this context, a magnetic insulator such as yttrium iron garnet (YIG) is of particular interest for magnon spintronics due to its extremely small damping parameter that ensures transport of spin information over macroscopic distances up to centimeters. Moreover, a magnetic insulator provides Joule-heat-free transfer and processing of spin information.

Recent findings of our group in the field of Insulator Magnon Spintronics can be found in the following excerpts from our annual report:

4.4 Spin-wave excitation, propagation and amplification in YIG/Pt bilayers (512 kB)

4.5 Out-of-plane magnetized majority gate (242 kB)

4.6 Spin-transfer torque based damping control of parametrically excited spin waves in a magnetic insulator (738 kB)


Isolator-Magnon-Spintronik

Die Magnonik umfasst das Fachgebiet, das sich mit der Informationsübertragung und -verarbeitung mittels Spinwellen befasst. Die Bezeichnung bezieht sich auf das Magnon, das Quant einer Spinwelle, welches einem einzelnen Spin-Flip entspricht. Die Verwendung magnonischer Konzepte in der Spintronik, welche sich bis dahin nur ladungsgebundener Spinströme bediente, brachte das Fachgebiet der Magnon-Spintronik hervor. Dieses Forschungsfeld befindet sich momentan im großen Wachstum und befasst sich mit Magnon-basierter Datenübertragung und Komponenten zur Datenverarbeitung von analogen und digitalen Informationen, sowie mit Umwandlern zwischen dem magnonischen Untersystem und den elektronen-basierten Spin- und Ladungsströmen.

In diesem Zusammenhang ist ein magnetischer Isolator wie das Yttrium-Eisen-Granat (YIG) für die Magnon-Spintronik besonders interessant, da dieses Material aufgrund seines äußerst geringen Dämpfungsparameters den Transport von Spin-Informationen über makroskopische Entfernungen bis in den Zentimeterbereich ermöglicht. Darüberhinaus erlaubt ein magnetischer Isolator Spin-Informationen ohne Beeinträchtigung durch Joulsche Erwärmung zu übertragen und zu verarbeiten.

Aktuelle Ergebnisse über Isolator-Magnon-Spintronik sind in den folgenden Auszügen aus unserem Jahresbericht zu finden:

4.4 Spin-wave excitation, propagation and amplification in YIG/Pt bilayers (512 kB)

4.5 Out-of-plane magnetized majority gate (242 kB)

4.6 Spin-transfer torque based damping control of parametrically excited spin waves in a magnetic insulator (738 kB)


Zum Seitenanfang