新型高效节能纳米振荡器问世

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近日，中科院苏州纳米所与美、意等国研究机构合作，研制出一种高效节能的纳米尺度微波振荡器——自旋纳米振荡器。相关成果日前发表于《科学报告》（Scientific Reports）。

振荡器是一种将直流信号转化为具有一定频率交流信号的电子元件，在电子工业、医疗、科学研究等方面得到广泛应用。近年来，随着移动通信和卫星通信的迅速发展，特别是移动通讯的高频化和宽频化，对振荡器件小型化、集成化的要求越来越迫切。而目前商用的LC振荡器存在体积大（微米量级）、频率较低、频率调节范围小（<20%）等不足，难以满足需求。

因此，寻找有良好高频特性、宽频可调以及易于小型化和集成化的新型材料和器件成为目前研究的一个重要方向，具有旺盛的市场需求。

苏州纳米所纳米加工平台研究员曾中明与美国加州大学洛杉矶分校和意大利墨西拿大学科研人员合作，开发出基于自旋转移力矩技术的自旋纳米振荡器。

科研人员通过精确控制超薄磁性薄膜的界面特性，巧妙地在“磁性自由层/隔离层/磁性固定层”三明治纳米结构中采用垂直化结构，使自由层的磁化方向与固定层的磁化方向呈90度排列，当直流电流通过三明治纳米结构时，自旋转移力矩利用电流移动电子输出交流信号。

该纳米振荡器不但成功实现了无需外加磁场的微波信号输出，消除了对外加磁场的依赖，简化了器件结构，而且降低了驱动电流密度和功耗，使能源效率提高了10～100倍，输出功率也提高了10倍以上。

相关专家表示，相比于现有的半导体LC振荡器，自旋纳米振荡器的体积仅为前者的1/50，调制频率范围却高达80%，且对温度不敏感，易于与现有半导体技术集成，在进一步改进提高器件的线宽和功率后，有望广泛应用于无线通讯、雷达、导航、医疗、科学研究等领域。