《電流驅動磁性skyrimion納米振盪器的研究》是依託蘭州大學，由劉青芳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電流驅動磁性skyrimion納米振盪器的研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：劉青芳
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目研究一種新型的基於skyrmion進動的納米振盪器，研究如何調控振盪器的頻率、功率以及線寬等關鍵參數。項目首先利用微磁學的基本理論和模擬研究在三明治結構磁性薄膜中，在自由層中產生的單個skyrmion在自旋極化電流作用下的迴旋運動，獲得進動頻率、功率譜、線寬隨結構設計、幾何尺寸、電流密度、DM相互作用參數、衰減因子等參數的變化規律；在此基礎上，研究skyrmion在圓盤中高頻模式的激發，以期獲得寬頻、高功率、窄線寬的微波輸出信號。最後，最佳化模擬參數，嘗試實驗上探索製備振盪器，並對其性能進行表征。該項目的立項，將為納米振盪器的研究提供新的思路。
結題摘要
振盪器是用來產生具有周期性的模擬信號的電子電路，在磁存儲，微波技術，無線電通訊以及感測器等相關領域有廣泛的套用前景。隨著信息產業的高速發展，傳統的振盪器面臨小型化、集成化方面的難題，因此納米級振盪器的概念被提出。本項目以納米振盪器為研究對象，系統研究基於磁skyrmion的納米柱狀三明治結構的磁性納米振盪器。我們嘗試用skyrmion態在圓盤中的運動，並結合STT效應來實現微波信號的產生；並通過各種外部激勵（自旋極化電流、磁場、微波場、電場梯度、微波電場）調控skyrmion的運動，從而實現不同頻率信號的輸出，在此基礎上，通過最佳化結構，利用skyrmion和疇壁之間的排斥作用來實現納米振盪器陣列，從而實現振盪器頻率的提高。通過以上內容的研究，獲得了如下有意義的研究結果：（1）自旋極化電流、圓盤尺寸對單個skyrmion存在的納米振盪器的頻率有影響，當存在多個skyrmion時，輸出信號頻率進一步提高 （2）通過圓盤中引入環狀刻槽來限制skyrmion的運動，能進一步提高skyrmion納米振盪器的頻率，當skyrmion個數為8個時，輸出信號的振盪頻率可以達到約16GHz （3）通過兩個圓盤中間的連線橋，可以利用skyrmion和橋中間的疇壁的排斥實現另一種結構的振盪器，而且這種結構的振盪器可以設計成陣列，從而實現振盪器功率的大幅度提升（4）spin Hall effect 驅動的反鐵磁skyrmion具有比skyrmion運動更快的速度，如果利用反鐵磁skyrmion代替skyrmion設計振盪器，其頻率將有大的提高；（5）twisted skyrmion在電流驅動下霍爾角隨著螺旋度、阻尼係數以及耗散力張量有關；（6）較低頻率的面內微波磁場激發出skyrmion的面內CCW模式，而較高頻率的微波場激發麵內CW模式，這兩種模式的轉換是通過線性的振盪來實現；（7）各向異性梯度、微波電場，磁場均對skyrmion運動有影響。
