Brevet FR2116325A1 — publié le 19720713

La présente invention concerne tin procédé de génération d'oscillations spontanées spiit-électriques dans des circuits ferromagnétopiézo-semi-conducteurs« On connaît un procédé de génération d'oscillations spontanées élastiques dans un cristal piézo-semi-conducteur, auquel on applique une tension électrique 5 continue, qui crée dans le cristal un courant d'électrons en déplacement, ce courant amplifie, à la vitesse critique, les oscillations dans le cristal jusqu'à des fréquences égales aux fréquences d'oscillations propres du cristal. Ce procédé est cependant, limité aux oscillations transversales et longitudinales. 10 On connaît par ailleurs un procédé de génération d'oscillations sponta nées de surface des ondes élastiques dans une lamelle de cristal piézo-semi—conducteur, dans laquelle on crée, par irradiation, une fine couche de surface semi-conductrice. Dans cette couche, se produit, sous l'influence.de.la tension continue 15 qui lui est appliquée, un courant d'électrons en déplacement qui amplifie, à la vitesse critique de déplacement, les oscillations spontanées des ondes élastiques de surface qui sont engendrées dans le cristal, dans lequel une réflexion totale de l'onde du bord de lamelle est assurée grâce à la réalisation de conditions de limite du type Soamerfeld. 20 Le but de l'invention est d'obtenir des'oscillations multipliées spin-é- lastiques à des fréquences de l'ordre de quelques centaines à quelques milliers de MHz en utilisant l'effet de la vitesse critique de déplacement des électrons et en employant le mécanisme intérieur de couplage spin-élastique dans des cristaux ferromagnétiques* 25 On a atteint ce but en utilisant un circuit ayant à la fois des proprié tés ferromagnétiques et piézo-semi-conductrices. L'essentiel de l'invention consiste en ce que, dans le circuit ferroma-gnétopiézo-semi-conducteur composé du cristal ferromagnétique et d'une couche de cristal piézo-semi-conducteur, on applique à la couche semi-conductrice, par l'in-30 termédiaire de contacts ohmiques une tension électrique continue, qui crée un courant d'électrons en déplacement dans la couche. Dans le cristal ferromagnétique, dans lequel est assurée une réflexion totale des ondes de surface du bord du cristal par la mise en oeuvre des conditions de limite du type Sommerfeld, les oscillations auto-excitées de surface spin-élasti-35 ques créent dans la couche semi-conductrice, à travers le contact mécanique entre le cristal et la couche, des ondes élastiques, qui produisent dans leur sein le champ piézo-électrique. A la vitesse critique de déplacement des électrons et en résultat de l'effet piézo-électrique, des amplifications des oscillations élastiques, se produi-40 sent, qui à leur tour, multiplient des oscillations spin-élastiques dans le cristal» 70 44957 2 2116325 Le couplage spii>-élastique provoquant 1'accroissement des oscillations à spin a le maximum d'intensité dans les conditions de résonance spin-acoustique, celle—ci étant atteinte en plaçant le cristal dans le champ magnétique constant à valeur. déterminée par les paramètres du circuit. 5 Pour obtenir des oscillations transversales spontanées spin—élastiques, on pourrait utiliser un cristal ferromagnétopiézo-semi-conducteur, dans lequel la mobilité des électrons posséderait une valeur permettant d'obtenir la vitesse critique* En raison de l'absence de cristaux-de ce type ayant une mobilité nécessaire, le circuit peut être réalisé par une superposition alternée de couches de cristaux 10 ferromagnétique et semi-conducteur, jusqu'à une épaisseur de lamelle inférieure à la longueur d'onde requise* Le procédé selon l'invention sera mieux expliquée fena ia description qui suit, donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels î - la figure 1 représente un exemple de construction du circuit composé d'une laael-15 le de grenat de fer~y llrium et d'une couche de surface semi-conductrice en sulfure de cadmium pour l'obtention des oscillations spontanées de surfaee ; et - la figure 2 représente un exemple de construction du circuit composé de couches superposées l'une sur l'autre de grenat de fer-yttrium et de sulfure de cadmium, pour obtenir des oscillations transversales. 20 Les oscillations de surface spontanées spin-élastiques (figure 1), la lamelle 1_, produites sous l'influence de fluctuations thermiques, créent dans la couche semi-conductrice 2, des oscillations élastiques, qui produisent le champ piézoélectrique modulant le courant d'électrons se déplaçant fena la couche 2_, et provoqué par la tension continue provenant de la source appliquée à cette couche 25 2 par l'intermédiaire de contacts ohmiques 2? A la vitesse critique du déplacement, et grâce à l'effet piézo-électrique il se produit une amplification des oscillations élastiques dans la couche 2_, lesquelles de leur tour, amplifient des oscillations élastiques dans la lamelle _1_. Dans le cas d'oscillations transversales spin-élastiques (figure 2), on 30 applique la tension continue de la source 4, par l'intermédiaire des contacts ohmiques aux surfaces latérales du circuit multi-couchesi Quand le circuit se trouve en résonance spin-élastique, ce qu'on atteint en plaçant le circuit dans un champ magnétique constant déterminé par des paramètres du circuit, on obtient une multiplication des oscillations à spin. 35 Les oscillations à fréquence désirée sont obtenues par la réalisation des conditions de limite du type Sommerfeld dans le cas des oscillations de surface et, dans le cas des oscillations transversales, par réalisation de la réflexion totale de surfaces perpendiculaires à la direction de propagation des ondes spin-élastiques. 40 La couche semi-conductrice peut être superposée sur la lamelle soit méca 70 44957 3 2116325 niquement soit par épitaxLe. Pour l'obtention des oscillations de surface le refroidissement naturel du circuit est suffisant. Pour les oscillations transversales on peut employer un refroidissement additionnel, ce qui assure le travail continu du circuit. 70 44957 4 2116325 REVEKDICiiriOtfS 1, Procédé de génération des oscillations spontanées spin-élastiques dans les circuits ferrcmagnétopiézo-semi-conducteurs, caractérisé en ce que, dans la lamelle du cristal ferromagnétique à laquelle est superposée une couche semi-conductrice, pour obtenir des oscillations de surface, m applique à la couche sesd- 5 conductrice, par l'intermédiaire de contacts ohmiques, une tension électrique continue qui provoque dans la couche semi-conductrice un courant d'électrons en déplacement qui est modulé par le champ piézo-électrique, créé par des oscillations élastiques dans le cristal ferromagnétique, ce qui ançlifie, à la vitesse critique de déplacement du courant, des oscillations élastiques dans la couche piézo-seoi-conduc-10 trice, ces dernières amplifiant aussitôt les oscillations élastiques dans le cristal ferromagnétique et, quand le circuit se trouve dans l'état de résonance spin-a-coustique, ce qui est obtenu en plaçant le circuit dans le champ magnétique constant dont la râleur est déterminée par les paramètres du circuit, an obtient par un couplage spin-élastique une multiplication des oscillations à spin, les dimensions de 15 la lamelle assurant une réflexion totale des oscillations de surface à fréquence demandée des bords de la lamelle, par réalisation des conditions de limite du type Sommerfeld® 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour obtenir des oscillations transversales dans le circuit composé de couches superposées alter- 20 nées de cristaux ferromagnétique et semi-conducteur, on applique la tension électrique continue aux surfaces latérales du circuit, dont les dimensions assurent la réflexion totale de l'onde des surfaces perpendiculaires à la direction de leur propagation.