磁滴子型自旋转矩纳米振荡器的微磁学研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11774260
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2007.磁学及自旋电子学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With the recent development of MRAM product, another application of the spin-transfer torque (STT) effect—spin torque oscillators (STO) has been another hot topic. The recent interest regarding on the STT has been directed towards a so-called magnetic droplet-based nano-contact STO. It has attracted a great deal of interest not only in the practical spintronic device applications but also in the field of fundamental magnetism physics. The reason for that is attributed to the special topological soliton structure of the magnetic droplet as well as the large emission power and high quality of oscillation frequency in such type of STOs. However, the microscopic understanding of the underlying mechanisms is still in its infancy. Such a frontier scientific issue will be studied in this project by using micromagnetic simulation technique. We will study the underlying physical mechanism of magnetization oscillation mode and reliability of the droplet-based STOs. The dependence of frequency characteristics on the device parameters will be clarified. Then, in order to further enhance the output power of the STOs, we will study the synchronization technique for phase locking of several to tens of magnetic droplets. We expect the proposed study through this project shall open new insights into the understanding of STT driven magnetization dynamics in droplet-based STOs and provide significant development in spintronics.
随着MRAM的产品化,自旋转矩(STT)效应的第二个重要应用——“自旋转矩振荡器(STO)”继而成为自旋电子学的又一热点课题。特别是近期发现的磁滴子(droplet)型自旋转矩振荡器引起了人们极大研究兴趣,关注领域不仅局限于自旋电子器件的应用,而且还包括基础磁性物理领域。究其原因,一方面droplet具有独特的拓扑磁孤子结构,此外它还表现出的优越频谱特性和大功率输出信号。然而,有关droplet型STO振荡器的研究目前尚处于起步阶段。本项目我们将针对这一前沿科学问题开展微磁学研究,研究droplet型振荡器的磁矩振荡模式及其稳定性问题的微观机理,揭示振荡器的频率特性与器件参数依赖关系,研究多个droplet的相位同步问题,探讨提高STT振荡器输出功率的有效方法和途径等。我们期望这些研究将有助于加深STT效应驱动的Droplet型纳米振荡器动力学特性的理解,推动相关自旋电子学的发展。

结项摘要

“自旋转矩纳米振荡器(STNO)”是自旋电子学领域在继MRAM之后具有产业化应用的又一热点课题,本项目我们开展了一类纳米触点(NC)型STNO详细研究。在具有垂直磁各向异性的自旋阀或磁性隧道结中,在纳米触点区域通电流可激发出磁矩的局域周期性振荡,被称为磁滴子(droplet)型自旋转矩振荡器。本项目主要取得如下研究数据和结果:(1)建立和完善了自旋转矩(STT)效应驱动的Droplet型STNO微磁学模型,研究了振荡器的激发频率与电流、电场、磁场以及器件结构参数等的依赖关系,揭示了微观机理和激发规律。(2)研究了纳米接触型STNO的振荡模式及其稳定性问题,探讨了电流和电场协同驱动下振荡模式从Droplet磁矩局域振荡模式与可传播自旋波模式的跳转行为特性。(3)研究了多个Droplet的同步问题,发展了磁耦合和微波驱动等多种同步方法;建立了电场和电流协同操控调STNO的移频键控(BFSK)方案。(4)我们还研究了磁性隧道结和人工反铁磁等纳米磁结构的铁磁共振特性,以及亚铁磁薄膜材料的界面耦合效应等。这些研究结果对低能耗、GHz频段的自旋波微波发射器件和检测器件的研发提供了可靠的技术参数和器件设计依据。共发表SCI论文18篇(含Phys. Rev. Appl.2篇,Appl. Phys. Lett. 2篇;New J. Phys. 1篇等)。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Skyrmion-based spin-torque nano-oscillator in synthetic antiferromagnetic nanodisks
合成反铁磁纳米盘中基于斯格明子的自旋扭矩纳米振荡器
  • DOI:
    10.1063/5.0013402
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Sai Zhou;Cuixiu Zheng;Xing Chen;Yaowen Liu
  • 通讯作者:
    Yaowen Liu
Ferromagnetic resonance modes of a synthetic antiferromagnet at low magnetic fields
低磁场下合成反铁磁体的铁磁共振模式
  • DOI:
    10.1088/1361-648x/ac2a79
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Physics: Condensed Matter
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Xing;Zheng Cuixiu;Zhou Sai;Liu Yaowen;Zhang Zongzhi
  • 通讯作者:
    Zhang Zongzhi
Deterministic magnetization switching by spin-orbit torque in a ferromagnet with tilted magnetic anisotropy: A macrospin modeling
具有倾斜磁各向异性的铁磁体中通过自旋轨道扭矩实现的确定性磁化强度切换:宏自旋建模
  • DOI:
    10.1016/j.jmmm.2021.167757
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Magnetism and Magnetic Materials
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Wang Fengmao;Zhang Xiangli;Zhang Zongzhi;Liu Yaowen
  • 通讯作者:
    Liu Yaowen
Micromagnetic simulation of spin torque ferromagnetic resonance in nano-ring-shape confined magnetic tunnel junctions
纳米环形约束磁隧道结中自旋扭矩铁磁共振的微磁模拟
  • DOI:
    10.1063/1.5042447
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Chen Xing;Qin Jianying;Yu Tian;Han Xiu-Feng;Liu Yaowen
  • 通讯作者:
    Liu Yaowen
Phase-Locking of Spin-Torque Nano-Oscillator Pairs by Magnetic Dipolar Coupling in Electrical Serial Connection
电串联中磁偶极耦合自旋扭矩纳米振荡器对的锁相
  • DOI:
    10.1142/s2010324718500133
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    SPIN
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Chen Hao-Hsuan;Zeng Lang;Zhao Weisheng;Liu Yaowen
  • 通讯作者:
    Liu Yaowen

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An effective three-dimensional
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  • 通讯作者:
    陈宇光
电流调控磁涡旋的极性和旋性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙明娟;刘要稳
  • 通讯作者:
    刘要稳

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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