[发明专利]基于磁性斯格明子的与门及其控制方法

说明书

本发明涉及一种基于磁性斯格明子的与门及其控制方法，包括磁纳米轨道，磁纳米轨道包括相互接触连接的磁性层和强自旋轨道耦合层，磁性层包括第一输入端，第二输入端，Y型磁轨道以及输出端。Y型磁轨道包括第一磁轨道、第二磁轨道、第三磁轨道和第四磁轨道，磁性斯格明子可从第一输入端和/或第二输入端进入Y型磁轨道后变成磁畴壁对，并在通过Y型磁轨道后还原成新的磁性斯格明子进入输出端。Y型磁轨道中窄的磁轨道宽度小于磁性斯格明子的直径，第三磁轨道的磁轨道宽度大于磁性斯格明子的直径。磁性斯格明子与磁畴壁对之间能够实现可逆转化，利用磁性斯格明子在磁纳米轨道中运动制成的与门具有体积小、功耗低、稳定性高的特点。

技术领域

本发明涉及与门制造技术领域，特别是涉及一种基于磁性斯格明子的与门及其控制方法。

背景技术

信息技术飞速发展，不仅改善了人类的生活质量，也对信息存储技术提出了向高密度，高速度，低耗能方向极速发展的要求。现有与门采用传统CMOS结构，体积大，功耗高、稳定性低，显然已经不能满足人们日益增长的信息存储需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种体积小、功耗低、稳定性高的与门。

一种基于磁性斯格明子的与门，包括磁纳米轨道，所述磁纳米轨道包括相互接触连接的磁性层和强自旋轨道耦合层，所述磁性层包括第一输入端，第二输入端，Y型磁轨道以及输出端，所述Y型磁轨道包括：

第一磁轨道，一端与所述第一输入端相连，另一端与第二磁轨道和第三磁轨道相连；

第二磁轨道，一端与所述第二输入端相连，另一端与所述第一磁轨道和所述第三磁轨道相连，并与所述第一磁轨道形成夹角；

第三磁轨道，一端连接所述第一磁轨道和所述第二磁轨道，另一端连接所述第四磁轨道，；

第四磁轨道，一端连接所述第三磁轨道，另一端连接所述输出端；

所述Y型磁轨道的第一磁轨道、第二磁轨道和第四磁轨道的磁轨道宽度小于磁性斯格明子的直径，所述第三磁轨道的磁轨道宽度大于所述磁性斯格明子的直径，所述磁性斯格明子能够从所述第一输入端和所述第二输入端进入所述Y型磁轨道后变成磁畴壁对，所述磁畴壁对通过所述Y型磁轨道后还原成新的磁性斯格明子进入所述输出端；所述磁性斯格明子能够从所述第一输入端或所述第二输入端进入所述Y型磁轨道后变成磁畴壁对，所述磁畴壁对通过所述Y型磁轨道后没有磁性斯格明子进入所述输出端。

在其中一个实施例中，所述与门还包括通电装置，所述通电装置一端同时连接所述第一输入端和所述第二输入端，另一端与所述输出端相连，所述通电装置用于加载自旋极化电流，以使所述磁性斯格明子在所述自旋极化电流的驱动下沿着所述磁纳米轨道定向运动。

在其中一个实施例中，所述通电装置是电极。

在其中一个实施例中，所述第一输入端和所述第二输入端关于所述第三磁轨道呈轴对称分布。

在其中一个实施例中，所述第一磁轨道和所述第二磁轨道关于所述第三磁轨道呈轴对称分布，所述第一磁轨道和所述第二磁轨道间的夹角范围是[37°，90°]。

在其中一个实施例中，所述与门的总长度是600(1±10％)nm，总宽度是220(1±10％)nm，其中所述第一输入端、所述第二输入端以及所述输出端尺寸相同，长度是145(1±10％)nm，宽度是100(1±10％)nm。

在其中一个实施例中，所述磁性层是铁磁性材料纳米薄膜，所述强自旋轨道耦合层是金属铱纳米薄膜。

在其中一个实施例中，所述第一磁轨道和所述第二磁轨道的宽度为18(1±10％)nm，所述第三磁轨道的宽度为40(1±10％)nm，所述第四磁轨道的宽度为10(1±10％)nm，所述第二磁轨道和所述第一磁轨道间的夹角是53°。