《高能效可重構磁振子晶體功能器件的基礎研究》是依託電子科技大學,由鐘智勇擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高能效可重構磁振子晶體功能器件的基礎研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鐘智勇
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磁振子晶體是指具有自旋波帶隙特性的人工周期性磁結構。由於在同樣頻率下，自旋波的波長比電磁波的波長更短，利用磁振子晶體更易實現磁功能器件的集成化，滿足片上微波信號處理與通信套用的需要。項目提出將自旋霍爾效應產生的自旋轉矩效應與電壓控制磁各向異性兩種手段結合來實現磁性體中局域性能的改變，構建高能效的電調可重構磁振子晶體器件。項目將通過磁阻尼機制與巨自旋霍爾效應機理的深入研究，掌握增大鐵磁薄膜的有效自旋霍爾角的方法，達到降低自旋霍爾轉移矩的臨界電流密度的目的。進一步通過電場控制磁各向異性機制的研究，以及電場調製自旋霍爾轉矩翻轉的柵電極結構最佳化設計，掌握微磁結構與自旋電流和電場之間的耦合機理，建立電調磁振子晶體的自旋波色散關係，為設計與構建電可調高能效可重構功能磁振子晶體器件奠定基礎。
結題摘要
目前微電子器件繼續按照“摩爾”發展受到了嚴重的漏電流和熱耗散問題的制約，研究後摩爾時代的替代技術尤為迫切。磁振子自旋電子學通過研究磁系統中自旋波的激發、傳輸、操縱與檢測，探索採用自旋波作為信息載體開展信息處理和邏輯計算的可能途徑，因自旋波具有低能耗和波計算能力等特點，因而廣受關注。本項目圍繞高能效可重構磁振子晶體與器件的要求，從材料製備與器件設計兩方面重手進行相關研究。研究利用直流磁控濺射方法製備CoFeB薄膜，採用液相外延技術在單晶石榴石基片沉積單晶釔鐵石榴石（YIG）薄膜；採用界面應變緩衝層、擴散阻擋層、形核種子層等調控YIG薄膜晶體結構與磁各向異性。構建新型“重金屬/YIG”自旋異質結構，最佳化製備工藝，提高樣品生長質量。採用鐵磁共振和逆自旋霍爾效應表征CoFeB、YIG單晶薄膜共振線寬及吉爾伯特損耗，深入研究了兩種磁性薄膜磁阻尼機制與磁性異質結的自旋霍爾效應增強機理。基於微磁學模擬設計可重構自旋波磁振子晶體、自旋波波導和自旋波定向耦合器等功能器件。本項目研製出了材料阻尼因子控制在～10-4量級水平的YIG基系列薄膜，找到了低損耗自旋波媒質材料的精控生長方法，以及與半導體異質集成的技術，提出多種基於自旋-軌道矩的電流和電調磁各向異性控制的可重構納米自旋波功能器件。這些研究為自旋波異質結器件的開發打下了堅實的基礎。在項目執行期間，發表論文28篇，其中SCI論文27篇；申請中國發明專利10項，其中授權3項；在讀博士研究生2名，畢業碩士研究生4名。
