ANR-FWF - Appel à projets générique 2020 - FWF

Architectures 3D pour fonctionnalités magnoniques non-réciproques – MagFunc

Résumé de soumission

Les dispositifs micro-ondes non-réciproques tels que les circulateurs, isolateurs, et déphaseur joue un rôle central dans les systèmes de communication actuels, ou encore dans le développement d’ordinateurs quantiques. Cette capacité d’aiguiller des signaux micro-ondes selon leur provenance, i.e. inhiber leur passage dans un sens tout en transmettant pleinement la puissance dans l’autre sens, s’avère particulièrement précieuse pour la protection de composants micro-ondes contre d’éventuelles réflexions, l’isolation du transmetteur et du récepteur dans la détection radar, ou le blindage de qubits quantiques contre le bruit environnent. Cependant, ces fonctionnalités non-réciproques -qui ne peuvent pas s’obtenir aisément à partir des propriétés du champ électrique- sont essentiellement basées sur la réponse gyrotropique de la dynamique d’aimantation. De ce fait, les technologies actuelles se confronte en grande partie aux contraintes dimensionnelles imposées par les aimant permanents, augmentant ainsi leur cout de fabrication, et limitant leur intégration et miniaturisation. Ces enjeux ont donc suscité récemment un vif élan au sein de multiples communautés scientifiques afin d’apporter des solutions technologiques pour la miniaturisation de composants non-réciproques.
Le domaine en pleine essor de la magnonique, qui s’intéresse à l’utilisation des ondes de spin (ou de leur quantum appelé magnon) dans des applications électroniques alternatives, a très récemment ouvert plusieurs avenues pour la conception de dispositifs micro-ondes non-réciproques. Parallèlement, la magnonique s’affiche également comme une mine de potentialités pour d’une part réduire le cout énergétique du traitement de l’information, d’autre part élaborer des architectures innovantes de calcul mettant à profit l’amplitude et la phase des ondes de spin (wave computing), ou encore miniaturiser les composants microondes analogiques. Notre projet se veut contribuer à cette miniaturisation des dispositifs micro-onde non-réciproques en adoptant une approche tridimensionnelle originale. On se concentrera d’un part sur les phénomènes de non-réciprocité liés à la topographie des films magnétiques, et d’autre part sur l’élaboration de nano-architectures magnoniques tridimensionnelles aux fonctionnalités non-réciproques.
Nous prévoyons d’entreprendre une étude complète et multidisciplinaire s’appuyant en amont sur des simulations micromagnétiques par éléments finis permettant de cibler les géométries produisant les effets non-réciproques les plus marqués. Les géométries ainsi identifiées seront ensuite élaborées par des méthodes de nano-fabrication de pointe en environnement de salle blanche, puis seront caractérisées par deux techniques expérimentales complémentaires telles que la diffusion Brillouin et la spectroscopie d’ondes de spin propagative.
La réalisation du projet franco-autrichien MagFunc tirera parti de la collaboration de quatre équipes de recherche à la fois très compétentes et très complémentaires témoignant chacune de l’excellence de leurs recherches scientifiques. Ce projet sera co-coordonné entre Prof. Andrii Chumak de l'Université de Vienne (U-Wien) du côté autrichien et le Dr. Vincent Vlaminck de l'Institut Mines Télécom-Atlantique (IMT-A) du côté français, et comptera sur la contribution de l'Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS, France) représenté par Dr. Ives Henry, et du Laboratoire Christian Doppler - Détection Magnétique Avancée et Matériaux (U-Wien, Autriche) représenté par Prof. Dieter Süss.

Coordination du projet

Vincent Vlaminck (Laboratoire des Sciences et Techniques de l'Information, de la Communication et de la Connaissance)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

UNIVIE-FUN Physics of functional materials / faculty of Physics / Wien University
UNIVIE-NanoMag Nanomagnetism and Magnonics Research group / Faculty of Physics / Wien University
IPCMS Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg (UMR 7504)
LAB-STICC Laboratoire des Sciences et Techniques de l'Information, de la Communication et de la Connaissance

Aide de l'ANR 377 568 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2021 - 48 Mois

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