【技术实现步骤摘要】
本申请涉及纳米振荡器，尤其涉及基于磁斯格明子的纳米振荡器、振荡器阵列和振荡方法。
技术介绍
1、自旋纳米振荡器最初的工作原理是通过自旋转移力矩，对自旋阀或隧道节结构的磁性层中均匀磁化的薄膜的磁矩实现一致进动，后来逐渐扩展到对磁畴结构(包括磁涡旋、磁畴壁、磁斯格明子等)的调控。磁斯格明子是一种具有拓扑稳定性和高度可控性的纳米尺度拓扑自旋结构。基于磁斯格明子的纳米振荡器具有驱动电流密度低、频率线宽窄和可调频率范围宽等优点。
2、现有技术中基于磁斯格明子的纳米振荡器的工作原理主要是：斯格明子可以被物理场驱动，从而在圆盘或圆环形的隧道结或自旋阀中沿着圆周方向进行周期性的进动，该进动使得圆盘或圆环中某一区域的磁矩发生振荡，进而导致纳米振荡器的磁电阻发生振荡，从而可以产生变化的电压信号。
3、然而，上述进动仅表征了斯格明子的中心位置在圆盘或圆环中发生了变化，为了探测纳米振荡器的微波信号，需要基于磁斯格明子的位置和尺寸设计特殊且精细的探测结构。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本申请实施例提供了基于磁斯格明子的纳米振荡器、振荡器阵列和振荡方法，在该纳米振荡器中，斯格明子的中心位置不再进行圆周方向的进动，而是面积发生周期性振荡，使得整个纳米振荡器的磁化强度在z轴上的分量发生振荡，因此探测纳米振荡器微波信号的探测结构可以简化。
2、第一方面，本申请实施例提供的基于磁斯格明子的纳米振荡器，包括依次层叠设置的第一部分、绝缘层和第二部分，所述第一部分包括第一重金属
3、所述第一重金属层、所述第一磁性层、所述第二重金属层、所述绝缘层、所述第三重金属层、所述第二磁性层和所述第四重金属层的形状均为圆盘形且沿轴向依次层叠设置，
4、所述第一磁性层的直径与所述第二磁性层的直径相等，所述第一重金属层的直径、所述第二重金属层的直径、所述第三重金属层的直径和所述第四重金属层的直径均大于或等于所述第一磁性层的直径，
5、所述第一重金属层、所述第一磁性层、所述第二重金属层、所述绝缘层、所述第三重金属层、所述第二磁性层和所述第四重金属层的圆心处于一条轴线上，
6、当所述第一磁性层中存在第一斯格明子，所述第二磁性层中存在与所述第一斯格明子相互耦合的第二斯格明子，并且所述第一部分通入面内直流电流时，所述第一斯格明子的中心位置和所述第二斯格明子的中心位置都固定不变，所述第一斯格明子的面积和所述第二斯格明子的面积发生周期性振荡。
7、与现有技术相比，根据本申请实施例的纳米振荡器包括以下有益效果：
8、第一磁性层中的第一斯格明子和第二磁性层中的第二斯格明子的中心位置是固定的，在直流电流的驱动作用下，斯格明子的面积(或直径)发生周期性振荡，从而磁性层中磁化强度在z轴上的分量发生周期性振荡。因此，为了探测本申请实施例纳米振荡器的微波信号，例如磁电阻的变化，可以将探测结构的直径设计为等于磁性层的直径。由此可见，相比现有技术中斯格明子面积(或直径)不变，中心位置周期性变化的纳米振荡器而言，本申请实施例的纳米振荡器可以对探测纳米振荡器微波信号的探测结构进行简化。
9、第二方面，本申请实施例提供的振荡器阵列，包括多个根据第一方面所述的纳米振荡器，多个所述纳米振荡器阵列设置，相邻的两个所述纳米振荡器的第二磁性层之间通过矩形磁区连接，所述矩形磁区的材料与所述第二磁性层的材料相同。
10、与现有技术相比，根据本申请实施例的振荡器阵列的有益效果可以参照第一方面的纳米振荡器的有益效果。
11、第三方面，本申请实施例提供的根据第一方面的纳米振荡器或根据第二方向的振荡器阵列的振荡方法，包括当所述第一磁性层中存在第一斯格明子，所述第二磁性层中存在与所述第一斯格明子相互耦合的第二斯格明子时，在所述第一部分中通入面内直流电流，以使所述第一斯格明子的中心位置和所述第二斯格明子的中心位置都固定不变，所述第一斯格明子的面积和所述第二斯格明子的面积发生周期性振荡。
12、与现有技术相比，根据本申请实施例的振荡方法的有益效果可以参照第一方面的纳米振荡器的有益效果。
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1.基于磁斯格明子的纳米振荡器，其中，包括依次层叠设置的第一部分、绝缘层和第二部分，所述第一部分包括第一重金属层、第一磁性层和第二重金属层，所述第二部分包括第三重金属层、第二磁性层和第四重金属层，
2.根据权利要求1所述的纳米振荡器，其中，
3.根据权利要求1所述的纳米振荡器，其中，
4.根据权利要求1所述的纳米振荡器，其中，
5.根据权利要求1所述的纳米振荡器，其中，
6.根据权利要求1所述的纳米振荡器，其中，
7.根据权利要求1所述的纳米振荡器，其中，
8.根据权利要求7所述的纳米振荡器，其中，
9.振荡器阵列，其中，包括多个根据权利要求1至8中任一项所述的纳米振荡器，多个所述纳米振荡器阵列设置，相邻的两个所述纳米振荡器的第二磁性层之间通过矩形磁区连接，所述矩形磁区的材料与所述第二磁性层的材料相同。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的纳米振荡器或根据权利要求9所述的振荡器阵列的振荡方法，其中，包括：
【技术特征摘要】
1.基于磁斯格明子的纳米振荡器，其中，包括依次层叠设置的第一部分、绝缘层和第二部分，所述第一部分包括第一重金属层、第一磁性层和第二重金属层，所述第二部分包括第三重金属层、第二磁性层和第四重金属层，
2.根据权利要求1所述的纳米振荡器，其中，
3.根据权利要求1所述的纳米振荡器，其中，
4.根据权利要求1所述的纳米振荡器，其中，
5.根据权利要求1所述的纳米振荡器，其中，
6.根据权利要求1所述的纳米振...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓宇，张森富，郝洪源，徐状，刘慧博，
申请(专利权)人：西南应用磁学研究所中国电子科技集团公司第九研究所，
类型：发明
国别省市：
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