[發(fā)明專利]一種利用電壓調(diào)控的頻率可調(diào)微波振蕩器

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• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108987564A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙巍勝;龍明直;曾瑯;魏家琦
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種利用電壓調(diào)控的頻率可調(diào)微波振蕩器，將電壓調(diào)控和自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)相結(jié)合，其特征在于：所述振蕩器核心單元的結(jié)構(gòu)包括垂直磁化磁隧道結(jié)以及引出的三個端口；所述的垂直磁化磁隧道結(jié)的結(jié)構(gòu)由下至上為“金屬層/厚氧化層/自由鐵磁金屬層/薄氧化層/固定鐵磁金屬層”；固定鐵磁金屬層，自由鐵磁金屬層，金屬層分別連接電極作為所述的端口，即端口一、端口二、端口三；其中“厚氧化層/自由鐵磁金屬層/薄氧化層/固定鐵磁金屬層”為微波發(fā)生器件，是產(chǎn)生微波輸出信號的核心單元，其自由鐵磁金屬層磁矩可產(chǎn)生高頻進(jìn)動，且具有較強(qiáng)的壓控磁各向異性；在自由鐵磁金屬層和金屬層之間施加電壓可以調(diào)控自由鐵磁金屬層的磁各項異性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電壓調(diào)控的頻率可調(diào)微波振蕩器，其特征在于：所述的金屬層厚度為10～200nm，厚氧化層厚度0～3mm，自由鐵磁金屬層厚度為0～3nm，薄氧化層厚度為0～2nm，固定鐵磁金屬層厚度為0～3nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電壓調(diào)控的頻率可調(diào)微波振蕩器，其特征在于：所述的自由鐵磁金屬層和固定鐵磁金屬層在制備過程中采用了垂直于膜面的退火磁場，其易磁化軸方向均垂直于膜面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電壓調(diào)控的頻率可調(diào)微波振蕩器，其特征在于：所述的薄氧化層和厚氧化層中的氧化物是指氧化鎂MgO或三氧化二鋁Al₂O₃，用于產(chǎn)生隧穿效應(yīng)來傳輸自旋信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電壓調(diào)控的頻率可調(diào)微波振蕩器，其特征在于：所述的自由鐵磁金屬層是指混合金屬材料鈷鐵CoFe、鈷鐵硼CoFeB或鎳鐵NiFe中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電壓調(diào)控的頻率可調(diào)微波振蕩器，其特征在于：所述的固定鐵磁金屬層是指混合金屬材料鈷鐵CoFe、鈷鐵硼CoFeB或鎳鐵NiFe中的一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電壓調(diào)控的頻率可調(diào)微波振蕩器，其特征在于：所述的金屬層是指鉭Ta、鋁Al或銅Cu中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電壓調(diào)控的頻率可調(diào)微波振蕩器，其特征在于：所述的頻率可調(diào)微波振蕩器，進(jìn)一步還包含一系列電子元器件：

T型偏置器，用于分離電路中的直流偏置信號和高頻交流輸出信號；

直流電流源，施加于端口一和端口二兩端，當(dāng)電流從固定鐵磁金屬層流向自由鐵磁金屬層時會產(chǎn)生的自旋極化電子，進(jìn)而在自由鐵磁金屬層中產(chǎn)生驅(qū)動力矩；

直流電壓源，施加于端口二和端口三兩端用于施加電壓調(diào)控自由鐵磁金屬層的磁各項異性，結(jié)合電流對于頻率的調(diào)節(jié)能力可實現(xiàn)對輸出信號頻率的寬頻調(diào)控；

低噪聲功率放大器，用于對輸出信號進(jìn)行功率放大。