利用磁畴壁的振荡器及其操作方法技术

本发明专利技术涉及一种振荡器及其操作方法。该振荡器利用磁畴壁的磁矩的进动来产生信号。振荡器包括具有磁畴壁的自由层和对应于磁畴壁的固定层。非磁性分隔层插置在自由层和固定层之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的一个或多 个实例实施方式涉及振荡器和操作振荡器的方法。
技术介绍
振荡器是产生具有规则周期(cycle)的信号的器件。振荡器在诸如移动通信终 端、卫星/雷达通信器件、无线网络器件、汽车通信器件、模拟声音合成器等等的无线通信 系统中使用。在一个实例中，移动通信器件在特定频带中工作，电压控制振荡器(VCO)用于 产生特定频带。常规振荡器的特性包括品质因子、输出功率和相位噪声(phase noise)。随着品质 因子和输出功率增大且相位噪声减少，振荡器的性能提高。近来，由于需要更加高效且更小 的通信器件并且操作频带已经增大，所以需要具有更高的品质因子和更低的相位噪声的尺 寸更小且输出更大的振荡器。近来已经提出了利用自旋转移矩的自旋力矩振荡器。自旋力矩振荡器可以具有纳 米柱结构或点接触结构。与常规LC振荡器和薄膜体声波谐振振荡器相比较，自旋力矩振荡 器相对薄并具有相对高的品质因子。然而，在常规自旋力矩振荡器中，磁矩(自旋)的进动角(angle ofprecession) 相对小，因此输出功率相对低。同样，在具有点接触结构的常规自旋力矩振荡器中，进动所 需的临界电流相对高，这就增大了功率消耗。
技术实现思路
一个或多个实例实施方式提供了尺寸更小但输出功率和/或品质因子增大的振 荡器。—个或多个实例实施方式提供了振荡器的操作方法。根据一个或多个实例实施方式，振荡器包括具有磁畴壁的自由层；形成在自由 层上的分隔层；和形成在分隔层上的固定层。固定层对应于磁畴壁。通过磁畴壁的磁矩的 进动，振荡器产生信号。根据至少某些实例实施方式，自由层可具有垂直磁各向异性，而固定层可具有面 内(in-plane)磁各向异性。自由层可包括第一区和第二区。第二区可以延伸到第一区的 两侧，第二区的宽度大于第一区的宽度。磁畴壁可以设置在第一区中。根据至少某些实例实施方式，自由层的第一区或自由层的另一部分可包括用于钉 扎磁畴壁的至少一个凹口。自由层还可以包括多个磁畴壁。分隔层可以是绝缘层和导电层 之一。自由层可以沿第一方向延伸，多个磁畴壁可以在第一方向上彼此间隔开。根据至少某些实例实施方式，振荡器还可以包括形成在自由层上的多个叠层结 构。多个叠层结构的每个均可以由分隔层和固定层形成。每个叠层结构可以对应于多个磁 畴壁中的一个。分隔层和固定层可以具有轨道形式并可以覆盖多个磁畴壁。自由层也可以具有轨道的形式。在此实例中，具有第一宽度(例如，相对大)的多个第一区和具有第二宽度(例如，相对小)的多个第二区可以交替地重复。磁畴壁可以包括在多个第二区的每个中。根据至少某些实例实施方式，自由层可以包括以规则的间距且彼此平行地延伸的 第一轨道区和第二轨道区。多个连接区可以插置在第一轨道区和第二轨道区之间以连接第 一轨道区和第二轨道区。每个连接区可以包括磁畴壁。一个或多个实例实施方式提供了一种操作振荡器的方法。根据至少此实例实施方 式，振荡器包括具有磁畴壁的自由层；形成在自由层上的分隔层；和形成在分隔层上以对 应于磁畴壁的固定层。在根据至少此实例实施方式的方法中，在磁畴壁中引发磁矩的进动， 自由层与固定层之间的电阻因进动而导致的变化被检测到。自由层可以包括多个磁畴壁。根据至少某些实例实施方式，自由层可以具有垂直磁各向异性，而固定层具有平 面磁各向异性。通过将电流施加到振荡器可以引发磁矩的进动。电流可以被施加到自由层 的端部之间以使得电流穿过磁畴壁。可替换地，电流可以被施加到自由层和固定层之间。根据至少某些实例实施方式，通过将磁场施加到振荡器可以引发磁矩的进动。磁 场可以沿垂直于自由层的方向被施加到自由层。在又一实例实施方式中，通过将电流和磁 场施加到自由层，可以引发磁矩的进动。附图说明通过后文结合附图的描述，实例实施方式将变得清楚且更加易于理解，附图中图1为根据实例实施方式的振荡器的透视图；图2㈧和图2(B)分别是包括在图1的振荡器中的自由层和固定层的平面图；图3㈧和图3⑶为示出图2㈧和图2⑶的磁畴壁中磁矩的进动的实例的平面 图；图4至图6是根据一个或多个实例实施方式的振荡器的自由层的实例的平面图；图7和图8是根据另一实例实施方式的振荡器的截面图；图9为图7和图8中示出的振荡器的自由层的平面图；图10为根据另一实例实施方式的振荡器的自由层的平面图；图11为示出在磁畴壁的磁矩的进动期间图1的振荡器中磁畴壁的磁性随时间变 化的实例的曲线图；图12为通过对图11的曲线图进行傅立叶变换获得的图形；图13为示出图1的振荡器中振动频率随施加到自由层上的电流强度而变化的实 例的曲线图；和图14为示出根据实例实施方式的操作振荡器的方法的流程图。 具体实施例方式现将参考其中显示本专利技术的某些实例实施方式的附图更加全面地描述不同实例 实施方式。这里公开了具体的说明性实例实施方式。然而，这里公开的特定结构和功能细节 仅仅是代表性的，出于描述实例实施方式的目的。但是，实例实施方式可以以许多不同的形 式实现且不应解释为仅限于这里阐述的实例实施方式。实例实施方式能有不同改进和替换形式。然而，应当理解，并不旨在将实例实施方式限制为所公开的具体形式，相反，实例实施方式能覆盖所有在可应用的范围内的所有改 进、等价物和替换。在整个附图的描述中，相似的附图标记指示相似的元件。可以理解虽然术语第一、第二等可以在此用来描述各种元件，但是这些元件应不 受这些术语限制。这些术语只用于区分一个元件与另一元件。例如，第一元件能被称为第 二元件，且相似地，第二元件能被称为第一元件，而不背离本专利技术的教导。这里所用的术语 “和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任何和所有组合。可以理解当元件或层被称为“形成”在另一元件或层“上”时，它可以直接或间接 形成在其他元件或层上。也就是说，例如，可以存在中间元件或层。相反，当元件或层被称 为“直接形成”在另一元件或层“上”时，则没有中间元件或层存在。用来描述元件或层之间 的关系的其它词语应当以相似的方式解释(例如，“在...之间”与“直接在...之间”，“相 邻”与“直接相邻”等等)。这里所使用的术语是只为了描述特别的实施方式的目的且不旨在限制实例实施 方式。如这里所用，单数形式也旨在包括复数形式，除非内容清楚地指示另外的意思。可以 进一步理解当在此说明书中使用时术语“包括”和/或“包含”说明所述特征、整体、步骤、 操作、元件和/或组分的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操 作、元件、组分和/或其组。下文，将参考附图描述根据实例实施方式的振荡器及操作振荡器的方法。在附图 中，为了清楚，夸大了层和区域的厚度。在整个说明书中，相似的附图标记表示相似的元件。图1为根据实例实施方式的振荡器的透视图。参考图1，至少根据此实例实施方式，自由层100设置在基板上(未示出)。自由 层100包括在其中心的第一区10和在第一区10每侧的第二区20。第二区20的宽度可以 大于第一区10的宽度。例如，如图1所示，第一区10具有相对小的宽度并插置在彼此间隔 开的两个第二区20之间。如图1所示，第一区10连接两个第二区20的中心部分。虽然没 有示出，但是第一区10也可以连接两个第二区20的端部。如图1所示，当第一区10连接第二区20的中心部分时，自由层100具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振荡器，包括：具有磁畴壁的自由层；形成在所述自由层上的分隔层；和形成在所述分隔层上以对应于所述磁畴壁的固定层；其中信号通过所述磁畴壁的磁矩的进动产生。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李成喆，马塞厄斯克劳伊，徐顺爱，曹永真，皮雄焕，裵智莹，许镇盛，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]