[发明专利]一种自旋电流驱动的新型微波振荡器

权利要求书

1.一种自旋电流驱动的微波振荡器，其特征在于，采用了依次由铁磁性的固定层、非磁 性的隔离层、磁化方向和所述固定层相互垂直的铁磁性的自由层叠加而成的多层膜，由此形 成的微波振荡器从底层向上到顶层依次含有：

第一层为底电极层，是150纳米～250纳米厚的金属铂；

第二层为种子层，是3纳米～5纳米厚的金属钽；

第三层为固定层，是15纳米～25纳米厚的铁磁性的钴铁合金，磁矩固定；

第四层为隔离层，是4纳米～6纳米厚的金属铜；

第五层为自由层，是4纳米～5纳米厚的钴铁合金，磁矩能自由翻转；

第六层为保护层，是3纳米～5纳米厚的金属钽；

第七层为顶电极层，是150纳米～250纳米厚的金属铂；

其中从第二层到第六层的横截面形状为椭圆，所述固定层和自由层的初始磁化方向都在 膜平面内，且相互垂直，自旋极化电流垂直于膜平面。

2.根据权利要求1所述的一种自旋电流驱动的微波振荡器，其特征在于，所述椭圆形的 长轴长度为100±50纳米。

3.根据权利要求1所述的一种自旋电流驱动的微波振荡器，其特征在于，所述底电极层 为金属铜。

4.根据权利要求1所述的一种自旋电流驱动的微波振荡器，其特征在于，所述的隔离层 用1纳米～2纳米厚的氧化镁绝缘层代替。

5.根据权利要求1所述的一种自旋电流驱动的微波振荡器，其特征在于，所述第二层到 第六层形成一个纳米柱，且被氧化硅或氮化硅的绝缘层所包围。

6.一种自旋电流驱动的微波振荡器的制备方法，其特征在于，所述方法依次含有以下步 骤：

步骤(1)，在氧化硅衬底上淀积以金属铂为材料的底电极层；

步骤(2)，在所述底电极层上用磁控溅射工艺生长金属钽作为种子层；

步骤(3)，在所述种子层上用磁控溅射工艺生长铁磁性的钴铁合金作为固定层，在生长 过程中加诱导磁场，诱导磁场方向在膜平面内；

步骤(4)，在所述固定层上用磁控溅射工艺生长金属铜作为隔离层；

步骤(5)，在所述的隔离层上用磁控溅射工艺生长钴铁合金作为自由层，在生长过程中 加诱导磁场，诱导磁场方向和所述固定层的诱导磁场方向垂直，且在膜平面内；

步骤(6)，在所述的自由层上用磁控溅射工艺生长金属钽作为保护层；

步骤(7)，采用光刻和刻蚀工艺制作出所述底电极的图形；

步骤(8)，利用电子束曝光和Ar离子束刻蚀工艺把位于所述底电极上的由步骤(2)到

步骤(6)形成的多层膜结构加工为横向尺寸为100±50纳米的纳米柱结构，并保留光刻胶；

步骤(9)，利用溅射或化学气相淀积工艺在所述纳米柱周围生长绝缘层；

步骤(10)，利用剥离工艺去除在步骤(8)中保留的所述光刻胶，以及位于所述光刻胶

上步骤(9)中产生的绝缘层，形成被绝缘层包裹的所述纳米柱，只露出和将在步骤(11)中 制作的顶电极接触的部位；

步骤(11)，在步骤(6)制作的保护层上淀积金属铂，用光刻和刻蚀工艺制作出顶电极 图形。

7.根据权利要求7所述的一种自旋电流驱动的微波振荡器的制备方法，其特征在于，所 述的隔离层用氧化镁绝缘层代替。