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专利号: 2021105407457
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于铁磁斯格明子手性转换的微波振荡器,其特征在于,微波振荡器为柱状多层膜结构,包括将垂直穿过的电流极化生成极化电流的固定层,设置在固定层下面的隧穿绝缘层和设置在隧穿绝缘层下面的自由层;所述自由层为承载斯格明子的铁磁纳米盘,磁矩方向与多层纳米磁盘所在平面垂直;

微波振荡器由所述固定层、隧穿绝缘层、自由层和设置在自由层下方的重金属层组成,重金属层用于产生稳定斯格明子的DMI相互作用,所述重金属层为1‑3 nm厚的铂,铱或钽金属层;

向微波振荡器中施加自旋极化电流,足够强的自旋极化流施加自旋转移矩作用到下面的自由层上,作为自由层的铁磁纳米盘中心的磁矩将逐渐翻转然后形成磁斯格明子,在自旋转移矩的驱动下,磁斯格明子在铁磁纳米盘发生周期性的手性转换及呼吸模式;

2

通过电流密度对输出频率进行调控,电流密度小于100 MA/cm时,无稳定的斯格明子产2

生,无频率输出;电流密度大于220 MA/cm时,斯格明子不发生手性转换,输出频率为零;电流密度介于上述两个数值之间时,磁矩周期性振荡,斯格明子发生手性转换,对外输出特定频率。

2.根据权利要求1所述的一种基于铁磁斯格明子手性转换的微波振荡器,其特征在于,所述固定层和隧穿绝缘层为半径10‑30 nm的圆盘。

3.根据权利要求1所述的一种基于铁磁斯格明子手性转换的微波振荡器,其特征在于,所述自由层为半径40‑60 nm的圆盘。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于铁磁斯格明子手性转换的微波振荡器,其特征在于,所述微波振荡器每层的厚度为4‑5 nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于铁磁斯格明子手性转换的微波振荡器,其特征在于,所述微波振荡器磁矩的变化遵循Laudau‑Lifshitz‑Gilbert公式。

6.根据权利要求1所述的一种基于铁磁斯格明子手性转换的微波振荡器,其特征在于,2

所述电流的电流密度为100‑220 MA/cm。

7.根据权利要求1所述的一种基于铁磁斯格明子手性转换的微波振荡器,其特征在于,微波振荡器的输出频率最高为90 GHz。