自旋轉移矩微波發生器的最優構型的理論分析及模擬

《自旋轉移矩微波發生器的最優構型的理論分析及模擬》是依託蘇州大學，由孫周洲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：自旋轉移矩微波發生器的最優構型的理論分析及模擬
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：孫周洲
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

自旋轉移矩效應（Spin transfer torque，STT）驅動的微波振盪器作為新一代納米尺度固體微波發生器件極具競爭力和擁有廣泛的套用前景，因此近年來備受科研人員的廣泛研究。如何選擇最佳化的器件構型，從而降低啟動的自旋極化電流，增強微波輸出功率，調節微波頻率範圍，是一個不甚明朗的科學問題。本項目擬從基於帶有自旋轉移力矩的磁動力學方程出發，結合非線性科學中的極限環振盪，同步，分叉進入混沌等已有理論，理論分析和數值模擬探索找到STT振子的最最佳化的幾何結構構型，從而在降低啟動電流，增強功率輸出，減少能耗，調節微波頻率範圍等方面實現電流對磁矩自旋的調控，從而為今後自旋轉移矩微波發生器的器件實現和工業套用提供重要的理論依據。

結題摘要

自旋轉移矩（Spin transfer torque，STT）效應驅動的微波振盪器作為新一代納米尺度固體微波發生器件極具競爭力和擁有廣泛的套用前景。在本項目中，我們首先研究了單個自旋轉移矩微波發生器的最最佳化幾何結構構型問題，獲得了在一般傾斜極化構型下的自旋閥結構中磁矩定態解的精確解析表達式，進而提出了具有較低啟動電流和較短翻轉時間的近似最佳化構型。我們研究了外部的橢圓雙頻偏振微波對磁體翻轉的調控作用，獲得了微波振幅和頻率對臨界翻轉磁場的降低結論。課題組接著研究了具有自旋軌道耦合作用的Dzyaloshinskii-Moriya interaction（DMI）下的磁納米線中磁疇壁在外場驅動或熱驅動下的運動問題，獲得了疇壁運動速度的精確及近似解析表達式，進而獲得了疇壁運動速度與DMI強度的依賴關係。課題組還採用微磁學oommf模擬軟體研究了磁納米線中缺口對疇壁運動去釘扎場的影響問題以及兩個磁體間由於磁偶極相互作用的同步穩定翻轉問題。本項目獲得的所有結果對於今後自旋轉移矩驅動的磁矩翻轉，疇壁運動的微波發生器的器件實現和工業套用能提供一定的理論參考價值。