Standalone Integrated Magnonic Devices
Abstract
Abstract In the race toward “beyond 6G” telecommunication platforms, magnonics emerges as a promising solution. To date, however, the requirement for bulky external sources of the magnetic bias field necessary for spin wave propagation has constituted a significant bottleneck, impeding the integration of magnonic devices into RF systems. Here, the first demonstration is presented of a standalone and tunable magnonic device featuring all‐electric input and output, fully integrated on a silicon substrate, with a compact footprint of 100 × 150 µm 2 . The device consists of a CoFeB waveguide equipped with two radio frequency antennas, flanked by a symmetric configuration of magnetic flux concentrators and SmCo permanent micromagnets. By varying the distance D between the flux concentrators and the permanent magnets from 0 to 12 µm, the transverse bias field can be tuned from 20.5 to 11 mT, respectively. This variation directly modulates the dispersion relation of Damon‐Eshbach spin wave modes in the CoFeB waveguide. In the proof‐of‐concept devices, the spin wave frequency band ranges from 3 to 8 GHz, with precise tuning of the phase shift up to 120 deg at 6 GHz. The operational frequency band can be easily pushed to higher frequencies through micromagnet engineering.
Article Details
Authors (16)
M. Cocconcelli
Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano 1 , Piazza Leonardo da Vinci 32, Milano,
F. Maspero
Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano 1 , Piazza Leonardo da Vinci 32, Milano,
A. Micelli
Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano 1 , Piazza Leonardo da Vinci 32, Milano,
A. Toniato
Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano 1 , Piazza Leonardo da Vinci 32, Milano,
A. Del Giacco
Dipartimento di Fisica Politecnico di Milano Via G. Colombo 81 Milano 20133 Italy
N. Pellizzi
Dipartimento di Fisica Politecnico di Milano Via G. Colombo 81 Milano 20133 Italy
A. E. Plaza
Dipartimento di Fisica Politecnico di Milano Via G. Colombo 81 Milano 20133 Italy
A. Cattoni
Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano 1 , Piazza Leonardo da Vinci 32, Milano,
M. Madami
Dipartimento di Fisica e Geologia Università di Perugia Via A. Pascoli Perugia 06123 Italy
R. Silvani
Dipartimento di Fisica e Geologia, Università di Perugia 4 , 06123 Perugia,
C. Adelmann
imec Kapeldreef 75, Heverlee Leuven 3001 Belgium
A. A. Hamadeh
Fachbereich Physik and Landesforschungszentrum OPTIMAS Rheinland‐Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern‐Landau 67663 Kaiserslautern Germany
P. Pirro
Fachbereich Physik and Landesforschungszentrum OPTIMAS, Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau 1 , 67663 Kaiserslautern,
S. Tacchi
Istituto Officina, dei Materiali del CNR (CNR‐IOM) Unità di Perugia c/o Dipartimento di Fisica e Geologia Università di Perugia Via A. Pascoli Perugia 06123 Italy
F. Ciubotaru
imec Kapeldreef 75, Heverlee Leuven 3001 Belgium
R. Bertacco
Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano 1 , Piazza Leonardo da Vinci 32, Milano,