Н. С. Максимов1, А. Р. Сафин2
1, 2 Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия)
2 Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН (Москва, Россия)

1 Nik.maximovv@yandex.ru

Постановка проблемы. Одной из ключевых проблем при проектировании линий задержки на пленках железо-иттриевого граната (ЖИГ) является неконтролируемая многомодовость возбуждаемых спиновых волн. Она возникает вследствие неоптимальной геометрии микрополосковых структур, в первую очередь, их ширины и отсутствия эффективного экранирования. Это приводит к искажению формы сигнала, нестабильности времени задержки и снижению динамического диапазона устройства, особенно в широкополосных режимах работы.

Цель. Исследовать влияние экранирования на характер возбуждения и прием спиновых волн в монокристалле ЖИГ.

Результаты. Путем численного моделирования (с использованием специализированного СВЧ-симулятора) выполнен анализ распределения магнитного поля, спектра возбуждаемых мод и эффективности связи между микрополосковой линией и спиновыми волнами для различных конфигураций экрана. Исследовано влияние конструкции подложки на характеристики резонанса: рассмотрено три конфигурации – с изолированным металлическим экраном, с заземленным экраном через массив сквозных отверстий и без металлического экрана. Моделирование выполнено в частотной области с использованием метода конечных элементов. Показано, что заземление экрана существенно улучшает добротность резонансных пиков и подавляет паразитные моды.

Практическая значимость. Результаты моделирования позволяют оптимизировать конструкцию микрополосковых антенн для ЖИГ-устройств, обеспечивая однородное и предсказуемое возбуждение доминирующей моды спиновых волн. Это напрямую ведет к улучшению параметров линий задержки: повышению линейности, стабильности задержки, подавлению искажений. Полученные рекомендации могут быть использованы при разработке новых поколений компактных, перестраиваемых и высокочастотных устройств обработки сигналов на основе спиновой электроники.

Максимов Н.С., Сафин А.Р. Численное моделирование влияния заземленной экранированной подложки на характеристики спин-волновых линий задержки на пленках железо-иттриевого граната // Антенны. 2026. № 3. С. 64–69. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j03209601-202603-06

1. Никитов С.А. и др. Магноника – новое направление спинтроники и спин-волновой электроники // Успехи физических наук. 2015. Т. 185. № 10. С. 1099–1128.
2. Никитов С.А. и др. Магноника – современные аспекты спин-волновой электроники // Успехи физических наук. 2020. Т. 190. № 10. С. 1009–1040.
3. Demokritov S.O., Demidov V.E., Dzyapko O. et al. Bose–Einstein condensation of quasi-equilibrium magnons at room temperature under pumping // Nature. 2006. V. 443. № 7110. P. 430–433. DOI: 10.1038/nature05117.
4. Stancil D.D., Prabhakar A. Spin waves: Theory and applications. New York: Springer. 2009.
5. Калиникос Б.А., Устинов А.Б., Баруздин С.А. Спин-волновые устройства и эхо-процессоры / Под ред. В.Н. Ушакова. М.: Радиотехника. 2013.
6. Ustinov A.B., Kozhevnikov A.V., Nikitin A.A. et al. Experimental observation of spin-wave solitons in yttrium iron garnet films // Physical Review B. 2010. V. 81. № 17. P. 174420. DOI: 10.1103/PhysRevB.81.174420.
7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. К теории дисперсии магнитной проницаемости ферромагнитных тел // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1935. Т. 5. № 1. С. 20–28.
8. Калиникос Б.А., Славин А.Н. Теория спектра диполь-обменных спиновых волн в ферромагнитных пленках // Журнал технической физики. 1986. Т. 56. № 12. С. 2182–2195.
9. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные волны. М.: Физматлит. 1994.
10. Stancil D.D., Prabhakar A. Spin waves: Theory and applications. New York: Springer. 2009.
11. Khymyn R., Lisenkov I., Slavin A. et al. Implementing a magnonic time-delay reservoir computer model // Physical Review Applied. 2017. V. 7. № 2. P. 024013. DOI: 10.1103/PhysRevApplied.7.024013.