[發(fā)明專利]基于自旋霍爾效應(yīng)及壓控磁各向異性相結(jié)合的微波振蕩器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910098090.5
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109920781A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙巍勝;魏家琦;張雨;曹凱華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H01L23/66
• 分類號: H01L23/66;H01L43/06;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

1.一種基于自旋霍爾效應(yīng)及壓控磁各向異性相結(jié)合的微波振蕩器，其特征在于：所述的微波振蕩器的具體結(jié)構(gòu)包括核心單元及外圍電子元器件，其核心單元從下到上依次由襯底、非磁性金屬膜層NM及MTJ構(gòu)成，即襯底層，非磁性金屬層，第一鐵磁金屬，氧化物，第二鐵磁金屬，反鐵磁金屬混合層，頂端電極共七層構(gòu)成；特別的，第一鐵磁金屬和第二鐵磁金屬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；非磁性金屬層兩端頂部分別沉積有金屬電極，同垂直磁化磁隧道結(jié)中的頂端電極一起構(gòu)成了三端口器件；

其中MTJ為微波發(fā)生器件，是產(chǎn)生微波輸出信號的核心單元，其自由層磁矩可產(chǎn)生高頻進動，且具有較強的壓控磁各向異性；

其中NM是非磁性金屬層，可利用自旋霍爾效應(yīng)產(chǎn)生驅(qū)動力矩，進而影響微波信號輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自旋霍爾效應(yīng)及壓控磁各向異性相結(jié)合的微波振蕩器，其特征在于：所述的襯底層厚度為0～1mm，非磁性金屬層0～6nm，第一鐵磁金屬厚度為0～3nm，氧化物厚度為0～2nm，第二鐵磁金屬厚度為0～3nm，反鐵磁金屬混合層厚度為0～20nm，頂端電極厚度為10～200nm，金屬電極厚度為10～200nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自旋霍爾效應(yīng)及壓控磁各向異性相結(jié)合的微波振蕩器，其特征在于：所述的外圍電子元器件，具體包括：

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；

第一直流電源，施加于磁性隧道結(jié)兩端，一方面通過磁性隧道結(jié)的電流會產(chǎn)生自旋轉(zhuǎn)移矩，作為微波信號的部分激勵源，另一方面，電壓調(diào)控磁性自由層的磁有效場，可實現(xiàn)輸出信號頻率的寬頻調(diào)控，且微波輸出的功率和頻率可以被分別調(diào)制；

第二直流電源，施加于金屬電極兩端，利用自旋霍爾效應(yīng)在非磁性金屬膜層產(chǎn)生自旋流，進而在磁性自由層中產(chǎn)生驅(qū)動力矩；

低噪聲功率放大器，用于對輸出信號進行功率放大。