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自激式混合原子自旋振荡器的实验研究
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作者 马千金 李二伟 刘国宾 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第4期108-112,共5页
基于碱金属-惰性气体混合自旋体系的原子共磁力计被广泛应用于寻找新相互作用、暗物质粒子等基础物理研究,以及惯性导航与生物磁探测等现实应用领域.基于Rb-Xe原子共磁力计,我们实现了一种自激式的混合原子自旋振荡器.其原理是在z轴方... 基于碱金属-惰性气体混合自旋体系的原子共磁力计被广泛应用于寻找新相互作用、暗物质粒子等基础物理研究,以及惯性导航与生物磁探测等现实应用领域.基于Rb-Xe原子共磁力计,我们实现了一种自激式的混合原子自旋振荡器.其原理是在z轴方向上使用圆偏振光将碱金属原子极化,碱金属与惰性气体原子在高温下发生碰撞,进而将惰性气体的核自旋极化.当外磁场存在时,核自旋磁矩将在磁力矩的作用下以拉莫尔频率绕外磁场进动.在x方向上使用线偏振光进行探测,可得到原子自旋振荡信号,通过将光检信号放大、滤波、移相再施加到横向激励磁场线圈上,产生的交变磁场同步驱动核自旋进动,实现闭环自激的原子自旋无衰减振荡信号.本文从实验角度研究了该自旋振荡器的开环频率响应特性,及闭环状态下的自旋振荡频率移动随增益、相位参数变化的关系.实验结果与前期理论预期基本符合,并为提高该振荡器的频率稳定性提供重要参考. 展开更多
关键词 原子自旋振荡器 频移 增益 相位
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类场矩诱导的可调零场自旋转移力矩纳米振荡器
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作者 郭晓庆 王强 薛海斌 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期238-246,共9页
自旋转移力矩纳米振荡器是一种直流驱动的新型纳米微波振荡器,因其易集成、尺寸小、频率调制范围宽等优点,成为未来射频收发器的理想器件.但是,自旋转移力矩纳米振荡器的稳定自激振荡需要外加磁场的条件限制了其应用.基于宏自旋模型(又... 自旋转移力矩纳米振荡器是一种直流驱动的新型纳米微波振荡器,因其易集成、尺寸小、频率调制范围宽等优点,成为未来射频收发器的理想器件.但是,自旋转移力矩纳米振荡器的稳定自激振荡需要外加磁场的条件限制了其应用.基于宏自旋模型(又称单自旋或单畴模型),利用Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程,理论上研究了类场矩和电流强度对垂直磁化的自由层磁矩的零场稳定自激振荡特性的影响.研究结果表明,当类场矩参数与自旋转移力矩参数的比值为负值且其绝对值大于某一数值时,自旋转移力矩纳米振荡器可以实现零场自激振荡,其物理机制可以通过能量平衡方程解释,并且这一临界比值依赖于该系统的阻尼系数和电流强度.尤其是,自旋转移力矩纳米振荡器的稳定自激振荡频率可以通过类场矩参数与自旋转移力矩参数的比值和电流强度的大小来调节,并且其类场矩的绝对值越大,施加的电流强度越小(大于临界电流强度),则越有利于抑制二次和三次自激振荡频率的形成,从而提高自旋转移力矩纳米振荡器的“单频”性.上述结果提供了一种实现频率可调的零场自旋转移力矩纳米振荡器的理论方案. 展开更多
关键词 自旋转移力矩纳米振荡器 类场矩 零场稳定振荡
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垂直点接触自旋霍尔纳米振荡器中自旋波动力学的微磁学模拟
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作者 朱耿宽 高振宇 +4 位作者 陈丽娜 周恺元 梁力克 陶醉 刘荣华 《南京大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期213-221,共9页
基于微磁学模拟的方法,对垂直点接触自旋霍尔纳米振荡器(VNC-SHNO)中自旋波的激发和其非线性动力行为随电流、磁场及角度的依赖关系进行了详细的数值模拟研究.首先研究了纳米振荡器的频谱特性随激发电流的变化的关系,发现在低电流下,其... 基于微磁学模拟的方法,对垂直点接触自旋霍尔纳米振荡器(VNC-SHNO)中自旋波的激发和其非线性动力行为随电流、磁场及角度的依赖关系进行了详细的数值模拟研究.首先研究了纳米振荡器的频谱特性随激发电流的变化的关系,发现在低电流下,其频谱在远低于铁磁共振频率f_(FMR)处出现一个自旋相干性很好的振荡峰f_(1)以及几个高阶谐波峰,且其频率随电流增加表现出明显的红移;而在高电流下,其频谱除了出现低频f_(1)峰以外,在接近f_(FMR)处还出现了一个高频峰f_(2),但其频率几乎不随激发电流变化.其次,通过振荡模式的功率谱的空间分布图,发现f_(1)是局域在点接触边界的一类非线性“子弹”型自旋孤波,而f_(2)是分布在局域模f_(1)外围的一类准线性传播型自旋波.最后,还细致研究了外加磁场强度及外加磁场面外角度对自旋霍尔纳米振荡器中这两类自旋波的激发和调控规律,为下一步实验研究该器件的非线性动力特性及其在非线性逻辑计算中的应用提供了理论基础. 展开更多
关键词 微磁学模拟 自旋霍尔效应 自旋霍尔纳米振荡器 自旋
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对称磁多层结构纳米自旋传输矩微波振荡器 被引量:1
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作者 董浩 陈培毅 邓宁 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2010年第1期1-5,共5页
提出一种新型的电流驱动对称磁多层结构纳米自旋传输矩微波振荡器结构。由两个铁磁膜组成,具有相同厚度,中间被一薄的非磁层隔开。纳米磁多层柱的上、下都有金属层作为电极。一个恒定不变的直流电流垂直通过该磁多层结构时,产生自旋极... 提出一种新型的电流驱动对称磁多层结构纳米自旋传输矩微波振荡器结构。由两个铁磁膜组成,具有相同厚度,中间被一薄的非磁层隔开。纳米磁多层柱的上、下都有金属层作为电极。一个恒定不变的直流电流垂直通过该磁多层结构时,产生自旋极化和自旋传输矩,并施加自旋矩于每一磁层。当电流超过临界值时,引起两个磁膜的磁化矢量交替翻转方向,并导致磁多层电阻的周期性变化,从而产生稳定的微波振荡。振荡频率与电流呈线性关系,变化范围1~100GHz。微波功率也可以用电流调节,范围在1μW~1mW。 展开更多
关键词 自旋传输矩振荡器 磁多层 自旋传输矩 磁化矢量 自由层
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自旋霍尔纳米振荡器的非线性动力学及其应用 被引量:1
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作者 刘荣华 李丽媛 +2 位作者 陈丽娜 周恺元 都有为 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2020年第6期195-210,共16页
自旋霍尔纳米振荡器利用电流产生的自旋轨道力矩驱动磁性薄膜中磁矩进行高频进动,能在微纳尺度下实现全电学调控的相干自旋波和微波信号,是一类新型的纳米自旋电子学器件,在信息存储、处理和通信方面具有广泛的应用前景。基于强自旋轨... 自旋霍尔纳米振荡器利用电流产生的自旋轨道力矩驱动磁性薄膜中磁矩进行高频进动,能在微纳尺度下实现全电学调控的相干自旋波和微波信号,是一类新型的纳米自旋电子学器件,在信息存储、处理和通信方面具有广泛的应用前景。基于强自旋轨道矩效应,人们近期在各类铁磁/非磁重金属构成的双层薄膜结构中,已实现了多种不同自旋波模式的电学激发和调控,并对其复杂的非线性动力学特性进行了深入的探究。基于这些前期的研究结果与最新的进展,我们在本综述中对“对三角”结构的纳米间隙型、“蝴蝶结”型、纳米线型、垂直纳米点接触型以及阵列等具有各类器件结构的自旋霍尔纳米振荡器所体现出来的丰富非线性动力学特性进行了详细讨论与归纳,并对其在新型低能耗量子磁振子自旋器件和非冯诺依曼架构的自旋型人工神经网络计算方面的潜在应用也进行了探讨。 展开更多
关键词 自旋–轨道力矩 自旋霍尔纳米振荡器 自旋 同步
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基于斯格明子的自旋转移矩纳米振荡器的微磁学模拟
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作者 吴圆圆 路炳文 +5 位作者 王炳峰 蔡廷涛 许玉鑫 周安航 张召 胡成超 《聊城大学学报(自然科学版)》 2022年第1期99-104,共6页
最近,人们发现了一种性能优良的新型磁性结构——斯格明子,为了解决传统微波发生器件能耗高、频谱窄等一系列问题,人们提出设计一种基于磁性斯格明子的自旋纳米振荡器。该器件的研发还处于理论设计阶段,因此有必要对斯格明子在器件中的... 最近,人们发现了一种性能优良的新型磁性结构——斯格明子,为了解决传统微波发生器件能耗高、频谱窄等一系列问题,人们提出设计一种基于磁性斯格明子的自旋纳米振荡器。该器件的研发还处于理论设计阶段,因此有必要对斯格明子在器件中的产生及振荡机制进行研究。本文采用微磁学模拟方法,探究了极化电流密度以及DMI(Dzyaloshinkii-Moriya interaction)对斯格明子成核的影响规律。着重模拟了单个斯格明子在纳米圆盘中的振荡行为,并总结了电流密度以及DMI对斯格明子进动频率以及进动半径的影响。最后,探索了斯格明子个数对振荡器输出频率的影响,以期对该器件的研发提供理论预测和指导。 展开更多
关键词 微磁学模拟 斯格明子 自旋转移矩纳米振荡器
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自旋纳米振荡器 被引量:8
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作者 方彬 曾中明 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第19期1804-1811,共8页
自旋纳米振荡器是基于磁电阻效应和自旋转移力矩效应的一种新型纳米微波器件.它具有结构简单、尺寸小、频率调制范围宽、工作温度范围宽、以及工作电压低且易于集成等特点,在无线通讯、微波源和微波检测等领域具有广阔应用前景.自2003... 自旋纳米振荡器是基于磁电阻效应和自旋转移力矩效应的一种新型纳米微波器件.它具有结构简单、尺寸小、频率调制范围宽、工作温度范围宽、以及工作电压低且易于集成等特点,在无线通讯、微波源和微波检测等领域具有广阔应用前景.自2003年首次在实验上实现后,实验技术迅速突破,引起了学术界和产业界的广泛关注.本文首先简要介绍自旋纳米振荡器的基本工作原理,然后结合我们的研究工作回顾近几年的实验研究进展,并讨论面临的挑战及展望可能解决的途径. 展开更多
关键词 自旋纳米振荡器 自旋转移力矩效应 自旋电子学 磁电阻效应
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核磁共振陀螺反馈环路中滤波器的影响研究 被引量:2
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作者 赵洪常 展翔 +2 位作者 江奇渊 汪之国 罗晖 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期156-163,共8页
为了分析核磁共振陀螺中129Xe自旋振荡器的振幅和频率特性,建立了相应的半经典模型,其中分别采用密度矩阵和经典电磁理论描述核自旋系综和反馈系统。然后,根据自激振荡的自洽条件推导了用于描述自旋振荡器的振荡方程。进一步,利用旋转... 为了分析核磁共振陀螺中129Xe自旋振荡器的振幅和频率特性,建立了相应的半经典模型,其中分别采用密度矩阵和经典电磁理论描述核自旋系综和反馈系统。然后,根据自激振荡的自洽条件推导了用于描述自旋振荡器的振荡方程。进一步,利用旋转波近似和慢变振幅近似将振荡方程化简为自洽方程组,它由分别用于描述自旋振荡器振幅和频率的振幅方程和频率方程构成。基于上述自旋振荡器的半经典模型,研究了带通滤波器对自旋振荡器振幅和频率的影响。仿真结果表明,对核磁共振陀螺的典型参量,反馈环路设计不当导致的自旋振荡器频移可达亚μHz。该研究对提高基于自旋振荡器的核磁共振陀螺性能具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 自旋振荡器 核磁共振陀螺 滤波器 自洽方程
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Energy Level of Coupled Harmonic Oscillator Model Born of Heisenberg Ferromagetic Spin Chain Derived by Invariant Eigen-operator Method
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作者 FAN Hong-Yi WU Hao 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2008年第5期1177-1178,共2页
Based on the coupled harmonic oscillator model, which is born of Heisenberg ferromagnetic spin chain with nearest-neighbor interactions, we adopt the invariant eigen-operator method to derive its energy level, which p... Based on the coupled harmonic oscillator model, which is born of Heisenberg ferromagnetic spin chain with nearest-neighbor interactions, we adopt the invariant eigen-operator method to derive its energy level, which provides an alternate approach to dealing with the dynamics of spin chain. 展开更多
关键词 energy level spin chain IEO method
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Relativistic Treatment of Spinless Particles Subject to a Tietz-Wei Oscillator
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作者 孙国华 董世海 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2012年第8期195-197,共3页
The bound state solutions of the relativistic Klein-Gordon equation with the Tietz-Wei diatomic molecular potential are presented for the s wave. It is shown that the solutions can be expressed by the generalized hype... The bound state solutions of the relativistic Klein-Gordon equation with the Tietz-Wei diatomic molecular potential are presented for the s wave. It is shown that the solutions can be expressed by the generalized hypergeometric functions. The normalized wavefunctions are also derived. 展开更多
关键词 Klein-Gordon equation Tietz-Wei oscillator bound state solutions
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