• YFeO3의 고주파 및 저주파 스핀파 모드는 스핀-궤도 토크(SOT)를 통해 전기적으로 결합되고 제어된다. 결합은 SOT가 증가할수록 더 강해지며, 주파수는 수십 기가헤르츠에서 서브 테라헤르츠까지 광범위하게 조절할 수 있다. • 스핀파는 임의의 3차원 편광을 갖는 스핀 전류를 주입할 때 이방성 제어를 보이며, 결정 축과 Dzyaloshinskii–Moriya(DM) 상호작용이 중요한 역할을 한다. • 더 강한 DM 상호작용은 자동-발진에 필요한 임계 전류 밀도를 감소시키는 것으로 밝혀졌으며, 이는 전기적으로 DM 상호작용을 조절함으로써 에너지 효율적인 제어가 가능할 수 있음을 시사한다. • SOT에 의한 주파수 조절은 외부 자기장에 의한 조절보다 4배 이상 효율적임이 입증되어, 빠르고 에너지 효율적인 응용에서의 장점을 강조한다. 우리는 양축 이방성 및 Dzyaloshinskii–Moriya 상호작용을 갖는 항동성(antiferromagnetic, AFM) 정방정계(orthoferrite)에서 스핀파에 대한 전기적 제어를 이론적으로 및 수치적으로 규명하였다. 정방정계(orthoferrites)에서는 경사(canted)된 AFM이 서로 구별되는 고주파 및 저주파 스핀파 대역을 갖는 분기된 스핀파 분산 관계를 나타낸다. 유효 결합(결합) 진자 모델을 도출함으로써, 두 스핀파 대역이 본질적으로 결합되어 있으며 강한 스핀-궤도 토크(SOT) 하에서 결합 강도가 현저히 향상됨을 보인다. 주파수 제어의 효율은 이방성과 DM 상호작용 에너지로 결정되는 유효 퍼텐셜 에너지에 대해 역비례하는 것으로 나타났다. 백금, 강자성체, 그리고 경사된 AFM으로 구성된 이종구조(heterostructure)를 이용하여, 3차원 스핀 편광을 갖는 스핀 전류를 통해 공진 및 전파 파 모드를 모두 포함하는 스핀파 대역의 이방성 제어를 시연하였다. 또한 구속된 기하(geometry)를 활용하여 수십 기가헤르츠에서 서브 테라헤르츠까지의 주파수 스펙트럼 영역 내에서 스핀파를 제어할 가능성을 탐색하였다. 본 연구 결과의 함의는 전기적으로 조절 가능한 테라헤르츠(THz) 파 소스를 개발할 잠재력을 시사하며, 이를 초고속·광대역·무선 통신 기술에 통합하는 데 도움이 될 수 있다.

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