[發明專利]基于磁性隧道結的雷達式自旋微波探測器及其制法和應用

在審

• 申請號: 201810095538.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN110095141A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 張昌新;方彬;蔡佳林;曾中明;張寶順
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所;中國科學院大學
• 主分類號: G01D5/48
• 分類號: G01D5/48
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發明公開了一種基于磁性隧道結的雷達式自旋微波探測器及其制法和應用。所述微波探測器包括信號發生模塊、信號接收模塊、信號檢測模塊和信號顯示模塊，所述信號發生模塊、信號接收模塊分別包括至少一第一點接觸電極、至少一第二點接觸電極，所述第一、第二點接觸電極設置在一磁性隧道結上，所述磁性隧道結包括固定磁性層、非磁性隔離層和磁性自由層，所述非磁性隔離層設置于固定磁性層之與磁性自由層之間，所述第一點接觸電極及第二點接觸電極彼此電性隔離但均與磁性自由層或者固定磁性層電性接觸。本發明提供的基于點接觸磁性隧道結的雷達式自旋微波探測器，具有良好的高頻特性、寬頻可調、低噪音、可以對微弱信號進行高靈敏度檢測。

技術領域

本發明特別涉及一種基于磁性隧道結的雷達式自旋微波探測器及其制法和應用，屬于微波功率發射與探測技術領域。

背景技術

雷達式微波探測器是一種將微波發射設置、接收設置合置在一起的探測器。使用點接觸結構的磁性隧道結作微波固態振蕩源，通過與波導的組合，形成一個小型的發射微波信號的發射源。再利用接收模塊的自旋整流效應將接收到的微波信號轉化為直流信號，從而實現對信號發生模塊的信號檢測。在測速、航空航天以及科學研究等方面具有廣泛應用。目前主要采用肖特基二極管或PN結二極管作為微波收、發的元件。然而，在航天航空探測、實驗精密測量等領域，需要對十分微弱的微波信號進行檢測。因而對微波探測器的靈敏度提出了更高的要求。且近年來，隨著移動通信和衛星通信的迅速發展，對微波器件小型化、集成化的要求越來越迫切。同時，移動通訊也向高頻化和寬頻化發展。因此尋找具有良好的高頻特性、寬頻可調、低噪音以及易小型化和集成化的新型材料和器件是目前微波器件研究開發的重要目標。探測靈敏度較低、對低功率信號檢測表現不好，尺寸較大，頻段較小。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種基于磁性隧道結的雷達式自旋微波探測器及其制法和應用，以克服現有技術的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種基于磁性隧道結的雷達式自旋微波探測器，包括信號發生模塊、信號接收模塊、信號檢測模塊和信號顯示模塊，所述信號發生模塊、信號接收模塊分別包括至少一第一點接觸電極、至少一第二點接觸電極，所述第一點接觸電極、第二點接觸電極設置在一磁性隧道結上，所述磁性隧道結包括固定磁性層、非磁性隔離層和磁性自由層，所述非磁性隔離層設置于固定磁性層之與磁性自由層之間，所述第一點接觸電極及第二點接觸電極彼此電性隔離但均與磁性自由層或者固定磁性層電性接觸。

本發明還提供了所述基于磁性隧道結的雷達式自旋微波探測器的制作方法，包括：

提供磁性隧道結，其包括固定磁性層、非磁性隔離層和磁性自由層，所述非磁性隔離層設置于固定磁性層之與磁性自由層之間；

在所述磁性隧道結上設置至少一第一點接觸電極和至少一第二點接觸電極，且使所述第一點接觸電極及第二點接觸電極彼此電性隔離但均與磁性自由層或者固定磁性層電性接觸，從而分別形成信號發生模塊、信號接收模塊；

將所述信號發生模塊、信號接收模塊與信號檢測模塊、信號顯示模塊電連接，形成所述雷達式自旋微波探測器。

本發明實施例還提供了一種微波探測方法，包括：

提供所述的基于磁性隧道結的雷達式自旋微波探測器，

至少向所述第一點接觸電極施加直流偏置電流，使信號發生模塊產生微波信號；

以信號接收模塊直接接收所述微波信號或者由所述微波信號經外界反射后形成的信號，并形成整流信號；

以信號檢測模塊處理所述整流信號，并向信號顯示模塊輸出處理結果，實現微波探測。