[发明专利]一种具有非易失性的频率可调微波器件

权利要求书

1.一种具有非易失性的频率可调微波器件，其核心单元的结构特点是将RRAM的MIM存储单元和STNO的MTJ微波发生单元堆叠在一起；所述的RRAM的MIM存储单元的结构由上至下为“第二金属/阻变材料/第一金属”；所述的STNO的MTJ微波发生单元结构为“第二铁磁金属/氧化物/第一铁磁金属/反铁磁金属混合层”；其特征在于：所述的频率可调微波器件的核心单元从下到上是由MTJ-MIM构成，即厚度为10～200nm的底端电极，厚度为0～20nm的反铁磁金属混合层，厚度为0～3nm的第一铁磁金属，厚度为0～2nm的氧化物，厚度为0～3nm的第二铁磁金属，厚度为0～100nm的第一金属，厚度为0～100nm的阻变材料，厚度为0～100nm的第二金属及厚度为10～200nm的顶端电极共九层构成；

所述的频率可调微波器件还包含一系列电子元器件：T型偏置器用于分离电路中的直流偏置信号和高频交流输出信号；脉冲发生器用于在第一金属和第二金属两端施加不同大小的电压脉冲来调节存储单元的电阻，进而调节输出信号频率；直流电压用于为微波发生单元施加电压偏置，产生STT，进而驱动其运作；低噪声功率放大器用于对输出信号进行功率放大。

2.一种具有非易失性的频率可调微波器件，其核心单元的结构特点是将RRAM的MIM存储单元和STNO的MTJ微波发生单元堆叠在一起；所述的RRAM的MIM存储单元的结构由上至下为“第二金属/阻变材料/第一金属”；所述的STNO的MTJ微波发生单元结构为“第二铁磁金属/氧化物/第一铁磁金属/反铁磁金属混合层”；其特征在于：所述的频率可调微波器件的核心单元从下到上是由MIM-MTJ构成，即厚度为10～200nm的底端电极，厚度为0～100nm的第一金属，厚度为0～100nm的阻变材料，厚度为0～100nm的第二金属，厚度为0～20nm的反铁磁金属混合层，厚度为0～3nm的第一铁磁金属，厚度为0～2nm的氧化物，厚度为0～3nm的第二铁磁金属及厚度为10～200nm的顶端电极共九层构成；

所述的频率可调微波器件还包含一系列电子元器件：T型偏置器用于分离电路中的直流偏置信号和高频交流输出信号；脉冲发生器用于在第一金属和第二金属两端施加不同大小的电压脉冲来调节存储单元的电阻，进而调节输出信号频率；直流电压用于为微波发生单元施加电压偏置，产生STT，进而驱动其运作；低噪声功率放大器用于对输出信号进行功率放大。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有非易失性的频率可调微波器件，其特征在于：所述的MTJ微波发生单元以及MIM存储单元的形状为正方形、长方形、圆形或椭圆形，尺寸是纳米级或微米级。

4.根据权利要求1或2所述的一种具有非易失性的频率可调微波器件，其特征在于：所述氧化物是指氧化镁MgO或三氧化二铝Al₂O₃，用于产生隧穿效应来传输自旋信号。

5.根据权利要求1或2所述的一种具有非易失性的频率可调微波器件，其特征在于：所述阻变材料包括钙钛矿氧化物MnO₃、LiNbO₃、SrTiO₃、BaTiO₃、SrZrO3中的一种、过渡金属二元氧化物NiO、TiO₂、CuO_x、ZrO₂、Nb₂O、Ta₂O₅、Al₂O₃、HfO_x、MgO、ZnO中的一种、固态电解质材料SiO₂、WO₃、Ag₂S、Ag-Ge-Se，Ag-Ge-S、Cu₂S中的一种以及有机材料AIDCN、PVK、PS、PCm、P₃HT、CuTCNQ、AgTCNQ中的一种，用于存储频率信息。

6.根据权利要求1或2所述的一种具有非易失性的频率可调微波器件，其特征在于：所述第一铁磁金属是指混合金属材料钴铁CoFe、钴铁硼CoFeB或镍铁NiFe中的一种。