曾进　褚月乔　万江源　陶志阔

（南京邮电大学电子科学与工程学院，江苏南京　210000）

自旋转移力矩纳米振荡器特性的研究

曾进*褚月乔万江源陶志阔

（南京邮电大学电子科学与工程学院，江苏南京210000）

自旋转移力矩纳米振荡器（Spin Torque Nano-Oscillator，STNO）是利用自旋转移力矩效应（Spin Transfer Torque，STT），即利用极化电流引起磁性纳米结构中的自由磁性层的磁矩进动，产生微波振荡的一种微波振荡器。本文介绍了STT效应以及STNO的工作原理，并根据磁动力学方程研究影响振荡器相关特性的因素，并展望其应用前景。

自旋电子学自旋转移力矩纳米振荡器自旋转移力矩效应

1　引言

电子不仅有质量和电荷，还带有自旋属性。传统电子学中只是利用了电子的电荷属性，直到巨磁阻效应［1］（Giant MagnetoResistance，GMR）的发现电子自旋才被广泛的研究。1996年，Slonczew ski［2］和Berger［3］两人分别独立提出在磁性多层薄膜中电流可以直接操控磁矩，这种现象我们称为自旋转移力矩效应［4］（Spin Transfer Torque，STT）。这种效应提供了一种新方法，可以有效的仅依靠电流来调控磁性薄膜磁化方向，而无需外加磁场。基于此效应，一种新型的微波振荡器被提出来，即自旋转移力矩纳米振荡器［5］（Spin-Torque Nano-Oscillator，STNO）。STNO利用自旋极化电流诱导纳米磁体磁矩翻转，从而产生微波振荡。本文介绍了STNO的工作原理，并研究了不同因素对振荡器频率的影响，并展望其应用前景。

2　STNO工作原理

STT效应可以通过一个三明治结构“固定铁磁层（FM）/非磁性层（NM）/自由铁磁层（FM）”［6］来实现，其基本原理如图1（a）所示。当外加电流通过此结构时，电子在固定层被自旋极化，极化方向与固定层磁矩方向一致；……