[发明专利]一种垂直电流驱动双层纳米带内横向畴壁振荡的振荡器

说明书

本发明提供一种垂直电流驱动双层纳米带内横向畴壁振荡的振荡器，涉及材料技术领域，本发明包括由硬磁性材料构成的垂直磁化层和由软磁性材料构成的面内磁化层，面内磁化层叠加在垂直磁化层顶部，垂直磁化层和面内磁化层的厚度均为32nm，宽度均为32，长度均为40‑300nm，本发明可抑制涡旋的形成，保证纳米带能形成横向畴壁，并使横向畴壁形成稳定的周期振荡。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体而言，涉及一种垂直电流驱动双层纳米带内横向畴壁振荡的振荡器。

背景技术

自1996年Slonczewski和Berger提出STT效应以来，限制性磁性系统中的STT驱动自旋力矩动力学由于其所涉及的基本物理和技术应用的潜力而被进行了深入的研究。在含有畴壁(DW)的磁性纳米带中，当注入适当的直流电时，它对局部自旋施加扭矩，并驱动畴壁向电子流方向移动,它在磁存储器或逻辑器件中有重要的应用。大多数研究集中在均匀单层纳米带系统中电流沿着带长度方向驱动畴壁平行于电流方向运动的畴壁动力学。据报道，在垂直电流的驱动下，DW可以更快地移动，然而，到目前为止，垂直电流驱动的横向畴壁(TDW)运动仅在自旋阀或磁隧道结等磁三明治结构中观察到，它们的制造过程很复杂。STT驱动畴壁动力学在纳米带中的另一个重要应用是基于畴壁的自旋转矩振荡器(DWSTO)，近年来引起了人们的广泛关注。与研究最多的基于三明治的自旋转矩纳米振荡器(STNOS)相比，DWSTO具有更简单的结构，更容易制造。然而，在DWSTO中，应该提前人为地将畴壁注入系统，从而提高了操作的复杂性。此外，畴壁钉扎对刻痕的要求增加了制造的难度。

现有技术中，专利申请号为“201910510754.4”的发明专利公开了“一种具有涡旋畴壁的双层自旋转移矩纳米柱振荡器”，该发明提出的一种新型的纳米柱振荡器结构，通过固定层与自由层的相互作用，在直流电流下驱使自由层的磁矩振荡。从而简化了传统的STNO的三层结构，省略了隔离层，可以大大简化工艺制造流程。同时该模型可以轻松实现多个纳米柱之间的耦合振荡，提高纳米柱振荡器的振幅。该发明专利中记载有“固定层和自由层均为截面为60nm×60nm，厚度为40nm的方柱形”，该发明专利中的纳米柱的面内磁化厚度为40nm，截面为正方形(长宽比为1)，在该尺寸下面内磁化层会形成涡旋，通过电流驱动面内磁矩的进动形成振荡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂直电流驱动双层纳米带内横向畴壁振荡的振荡器，其通过合理设置长方柱形纳米带的尺寸宽度、厚度以及长宽比，抑制涡旋的形成，保证纳米带中能形成频率可控的稳定横向畴壁振荡。

本发明的实施例是这样实现的：

一种垂直电流驱动双层纳米带内横向畴壁振荡的振荡器，其包括由硬磁性材料构成的垂直磁化层和由软磁性材料构成的面内磁化层，面内磁化层叠加在垂直磁化层顶部，其特征在于，垂直磁化层和面内磁化层的厚度均为32nm，宽度均为32，长度均为40-300nm。

在本发明的一些实施例中，垂直磁化层和面内磁化层的长度均为100nm。

在本发明的一些实施例中，硬磁性材料采用FePt合金。

在本发明的一些实施例中，硬磁性材料的饱和磁化强度大于7×10⁵A/m，且磁各向异性大于2.5×10⁵J/m³，面内磁化层的磁各向异性为0。

在本发明的一些实施例中，软磁性材料采用坡莫合金。

在本发明的一些实施例中，垂直磁化层的磁矩方向相对水平面垂直，面内磁化层的磁矩方向相对水平面平行，直流电垂直于垂直磁化层流入并经过面内磁化层。

在本发明的一些实施例中，垂直磁化层和面内磁化层叠加形成单个纳米带，若干个所述纳米带排列成一行，每个纳米带之间的间距为60nm。