电流驱动磁性skyrimion纳米振荡器的研究
批准号:
11574121
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
刘青芳
依托单位:
学科分类:
A2007.磁学及自旋电子学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
张森富、曹德让、魏晋武、金晨东、陈淑君、朱增泰
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中文摘要
本项目研究一种新型的基于skyrmion进动的纳米振荡器,研究如何调控振荡器的频率、功率以及线宽等关键参数。项目首先利用微磁学的基本理论和模拟研究在三明治结构磁性薄膜中,在自由层中产生的单个skyrmion在自旋极化电流作用下的回旋运动,获得进动频率、功率谱、线宽随结构设计、几何尺寸、电流密度、DM相互作用参数、衰减因子等参数的变化规律;在此基础上,研究skyrmion在圆盘中高频模式的激发,以期获得宽频、高功率、窄线宽的微波输出信号。最后,优化模拟参数,尝试实验上探索制备振荡器,并对其性能进行表征。该项目的立项,将为纳米振荡器的研究提供新的思路。
英文摘要
In this project, we propose a new skyrmion-based nano-oscillators. We will firstly investigate the single skyrmion motion induced by spin-polarized current in a magnetic spin valve (or magnetic tunnel junction ) nanodisk by micromagnetic theory and simulation. The trajectory of skyrmion core, frequency, power spectrum and linewidth will successively observed for a series of different parameters (such as different structure design, size, current density, DMI constant as well as the Gilbert damping coefficient et al.) in order to optimize the output parameters. Then the high frequecy mode of a skyrmion will be studied to detective the possibility of high-frequency, stability signal. At last, the experimental attempts will be done in order to obtain a new skyrmion-based oscillator.
振荡器是用来产生具有周期性的模拟信号的电子电路,在磁存储,微波技术,无线电通讯以及传感器等相关领域有广泛的应用前景。随着信息产业的高速发展,传统的振荡器面临小型化、集成化方面的难题,因此纳米级振荡器的概念被提出。本项目以纳米振荡器为研究对象,系统研究基于磁skyrmion的纳米柱状三明治结构的磁性纳米振荡器。我们尝试用skyrmion态在圆盘中的运动,并结合STT效应来实现微波信号的产生;并通过各种外部激励(自旋极化电流、磁场、微波场、电场梯度、微波电场)调控skyrmion的运动,从而实现不同频率信号的输出,在此基础上,通过优化结构,利用skyrmion和畴壁之间的排斥作用来实现纳米振荡器阵列,从而实现振荡器频率的提高。通过以上内容的研究,获得了如下有意义的研究结果:(1)自旋极化电流、圆盘尺寸对单个skyrmion存在的纳米振荡器的频率有影响,当存在多个skyrmion时,输出信号频率进一步提高 (2)通过圆盘中引入环状刻槽来限制skyrmion的运动,能进一步提高skyrmion纳米振荡器的频率,当skyrmion个数为8个时,输出信号的振荡频率可以达到约16GHz (3)通过两个圆盘中间的连接桥,可以利用skyrmion和桥中间的畴壁的排斥实现另一种结构的振荡器,而且这种结构的振荡器可以设计成阵列,从而实现振荡器功率的大幅度提升(4)spin Hall effect 驱动的反铁磁skyrmion具有比skyrmion运动更快的速度,如果利用反铁磁skyrmion代替skyrmion设计振荡器,其频率将有大的提高;(5)twisted skyrmion在电流驱动下霍尔角随着螺旋度、阻尼系数以及耗散力张量有关;(6)较低频率的面内微波磁场激发出skyrmion的面内CCW模式,而较高频率的微波场激发面内CW模式,这两种模式的转换是通过线性的振荡来实现;(7)各向异性梯度、微波电场,磁场均对skyrmion运动有影响。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Tuning the ferromagnetic resonance frequency of soft magnetic film by patterned permalloy micro-stripes with stripe-domain
通过条域图案化坡莫合金微条纹调节软磁薄膜的铁磁共振频率
DOI:10.1016/j.jmmm.2018.02.060
发表时间:2018-07
期刊:JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS
影响因子:2.7
作者:Pan LN;Xie HK;Cheng XH;Chao CB;Feng HM;Cao DR;Wang JB;Liu QF
通讯作者:Liu QF
Effect of perpendicular magnetic field on bubble-like magnetic solitons driven by spin-polarized current with Dzyaloshinskii–Moriya interaction
垂直磁场对自旋极化电流驱动的气泡状磁孤子与 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用的影响
DOI:10.1063/1.4967798
发表时间:2016
期刊:Journal of Applied Physics
影响因子:3.2
作者:Song Chengkun;Jin Chendong;Zhang Senfu;Chen Shujun;Wang Jianb;Liu Qingfang
通讯作者:Liu Qingfang
Dynamics of antiferromagnetic skyrmion driven by the spin Hall effect
自旋霍尔效应驱动的反铁磁斯格明子动力学
DOI:10.1063/1.4967006
发表时间:2016-10-31
期刊:APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子:4
作者:Jin, Chendong;Song, Chengkun;Liu, Qingfang
通讯作者:Liu, Qingfang
Current-induced motion of twisted skyrmions
扭曲斯格明子的电流感应运动
DOI:10.1063/1.5095686
发表时间:2019-05-13
期刊:APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子:4
作者:Jin, Chendong;Zhang, Chunlei;Liu, Qingfang
通讯作者:Liu, Qingfang
Ferromagnetic Resonance Property in the Magnetic Heterostructure with Fe Nanowire Arrays and Fe25Ni75 Film
Fe纳米线阵列和Fe25Ni75薄膜磁异质结构的铁磁共振特性
DOI:10.1016/j.jmmm.2019.04.077
发表时间:2019
期刊:Journal of Magnetism and Magnetic Materials
影响因子:2.7
作者:Chenbo Zhao;Lining Pan;Yurui Wei;Hongmei Feng;Qingfang Liu;Jianbo Wang
通讯作者:Jianbo Wang
表面声波驱动的周期性缺陷磁性薄膜及图案化磁性薄膜中磁化强度动力学研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62万元
- 批准年份:2020
- 负责人:刘青芳
- 依托单位:
激光调控软磁薄膜高频磁性研究
- 批准号:51171075
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:刘青芳
- 依托单位:
磁性量子反点阵列膜的磁特性研究
- 批准号:10404011
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:27.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:刘青芳
- 依托单位:
国内基金
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