【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于但不限于磁性材料与自旋电子学，尤其涉及一种基于人工反铁磁结构的自旋波二极管。
技术介绍
1、自旋电子学作为新兴技术，是继现代电子学和光电子学之后的重要领域。它不同于传统电子学依赖于电子电荷，而是利用电子自旋和磁矩来传输和存储信息。自旋波是磁性材料中磁的激发态，兼具波的优势和粒子特性，可用于逻辑计算、储备池计算等。自旋波的传输基于角动量的交换，不需要借助于电子的移动，因而传输损耗小，产生的焦耳热可忽略不计。同时自旋波可通过共面波导、自旋转移矩效应、自旋轨道矩效应等激发、检测，且与现代半导体工艺兼容。
2、为实现基于自旋波的芯片构架，其中一个关键就是实现自旋波二极管。目前已提出的方法有基于畴壁的自旋波二极管，以手性奈尔壁或者布洛赫壁为自旋波波导，由于畴壁的手性或者偶极作用导致的非互易性实现自旋波的单向传输；或者通过复杂的结构设计实现自旋波的单向传输。这些方法大多结构复杂、不易于实现，比如自旋波畴壁波导难以通过微纳加工精确制备；并且工作带宽窄，大多在几个ghz作用。针对此，我们提出基于人工反铁磁的自旋波二极管，人工反铁磁结构简单且有商业化产品，易于制备，工作带宽大幅提高，可达几十ghz。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于人工反铁磁结构的自旋波二极管。其特征在于，基于人工反铁磁结构的自旋波二极管，是由两层铁磁性材料(ferromagnetic materials,fm)层，中间的一层纳米绝缘层和底层的重金属层pt组成的四层结构的人
2、进一步，所述顶层的长度设置为3000nm，底层包含激发端和接收端长度设置3300nm，宽度为80nm，厚度d设为0.6nm，模型两端黑色的长条状cpw1和cpw2作为自旋波的激发和检测装置。
3、进一步，所述二极管结构通过施加微波信号激发自旋波，由cpw1激发cpw2检测自旋波或由cpw2激发cpw1检测自旋波。
4、由于人工反铁磁中的层间偶极作用和fm2层的dm(dzyaloshinskii-moriya)作用，自旋波在fm2层中出现非互易性传输，并且在特定频段出现单向传输，相反方向上自旋波振幅差距在两个数量级以上。通过施加外加磁场，可以进一步调控自旋波传输的非互易性。
5、当dm作用常数d为2mj/m2，层间磁矩反平行时，研究发现，自旋波频率在30ghz到45ghz之间时，自旋波表现的-x方向单向传输特性；当d改为-2mj/m2是，自旋波沿+x方向单向传输。而层间磁矩平行时，自旋波双向传输。
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1.一种基于人工反铁磁结构的自旋波二极管，其特征在于，所述二极管，是由两层铁磁性材料层FM1、FM2，FM1、FM2中间一层纳米绝缘层和底层的重金属层组成的四层结构的人工反铁磁结构，所述二极管器件包括激发和接收自旋波的集成共面波导CPW1、CPW2，人工反铁磁结构的两端突出的部分作为自旋波的激发端和接收端。
2.根据权利要求1所述的基于人工反铁磁结构的自旋波二极管，其特征在于，顶层铁磁性材料层和纳米绝缘层的长度为3000nm，底层铁磁性材料层和重金属层的长度为3300nm，形成突出的两端，四层结构中每层的宽度为80nm，厚度d为0.6nm，将位于两端突出的上表面上的条状CPW1和CPW2作为自旋波的激发和检测装置。
3.根据权利要求1所述的基于人工反铁磁结构的自旋波二极管，其特征在于，所述二极管通过共面波导激发自旋波，FM2层作为自旋波传输层，由CPW1激发CPW2检测自旋波或由CPW2激发CPW1检测自旋波。
4.根据权利要求1所述的基于人工反铁磁结构的自旋波二极管，其特征在于，由于人工反铁磁结构中的层间偶极作用和FM2层的DM作用，自旋波在
5.根据权利要求1所述的基于人工反铁磁结构的自旋波二极管，其特征在于，层间磁矩反平行排列，当DM作用常数D>0时，自旋波沿-x方向单向传输；当D<0时，自旋波沿+x方向单向传输。
6.根据权利要求1所述的基于人工反铁磁结构的自旋波二极管，其特征在于，所述FM1为CoFeB，所述纳米绝缘层为MgO，所述FM2为CoFeB，所述重金属层为Pt。
...【技术特征摘要】
1.一种基于人工反铁磁结构的自旋波二极管，其特征在于，所述二极管，是由两层铁磁性材料层fm1、fm2，fm1、fm2中间一层纳米绝缘层和底层的重金属层组成的四层结构的人工反铁磁结构，所述二极管器件包括激发和接收自旋波的集成共面波导cpw1、cpw2，人工反铁磁结构的两端突出的部分作为自旋波的激发端和接收端。
2.根据权利要求1所述的基于人工反铁磁结构的自旋波二极管，其特征在于，顶层铁磁性材料层和纳米绝缘层的长度为3000nm，底层铁磁性材料层和重金属层的长度为3300nm，形成突出的两端，四层结构中每层的宽度为80nm，厚度d为0.6nm，将位于两端突出的上表面上的条状cpw1和cpw2作为自旋波的激发和检测装置。
3.根据权利要求1所述的基于人工反铁磁结构的自旋波二极管，其特征在于，所述二极管通过共面波导激发自旋波，fm2层作为...
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