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自旋纳米振荡器研究取得突破

发布时间: 2019-10-30 14:18:36   作者:刘艺超   来源:本站编辑   浏览次数:


    现代通讯技术的发展对微波器件的微型化、集成化、宽频化、低功耗等方面要求越来越高,在通讯、雷达、导航、遥感、以及医疗等领域,微波振荡器一直是微波系统不可替代的核心器件。然而,当前主流的微波振荡器,包括耿氏二极管振荡器、三极管振荡器、石英晶体振荡器等,受限于诸如工作频率的调节范围较小(<20%)、器件尺寸较大(微米量级)、很难实现微弱信号(微瓦以下)的高效检测等问题,影响在未来新型通讯技术中的应用。
    最近,由山东大学为主的研究团队在国家重点基础研究发展计划的支持下,另辟蹊径,针对磁性隧道结基的新型自旋纳米振荡器进行了系统研究。研究人员通过生长具有垂直各向异性的磁性薄膜,利用微纳加工技术制备出直径约100纳米厚度约40纳米的自旋纳米振荡器,在自旋极化电流驱动下,实现了GHz高频微波输出,输出功率接近微瓦量级,其微波特性可以通过电流和外磁场来有效调控。他们进一步通过优化器件几何构型,利用形状各向异性实现了无外磁场下微波稳定输出。进而通过多个自旋纳米振荡器的串联,显著提升了微波输出功率,并实现了自旋纳米振荡器微波的无线发射及检测。目前,课题组正继续进行人工反铁磁基的自旋纳米振荡器攻关,有望将微波频率拓宽至太赫兹水平。
    该工作所研制的自旋纳米振荡器表现出体积小、易调控、兼容好、功耗低等优点,对信息科学及新材料等领域相关技术的发展有着较大的推动作用,对未来的信息技术发展将发挥重要支撑和理论指导作用。 

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