Автоколебательные системы на основе взаимосинхронизированных спин-трансферных наноосцилляторов

• Автор: Сафин, Ансар Ризаевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Аннотация
Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию взаимосвязанных неидентичных спин-трансферных наноосцилляторов (СТНО). Эти генераторы, относящиеся к миниатюрным источникам СВЧ-колебаний, несмотря на большое число достоинств, обладают существенным недостатком, ограничивающим их практическое использование и заключающемся в низком уровне выходной мощности единичного образца. В связи с этим автором исследуются вопросы синхронизации и сложения мощности ансамбля малой размерности (2-4) взаимосвязанных СТНО. Проведено теоретическое исследование и выработаны рекомендации по подбору основных физических параметров таких осцилляторов (технологический разброс размеров, расстояние между элементами ансамбля и т.д.), обеспечивающих возможность синхронной работы их в составе ансамбля.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы. Постановка задачи.

1Л. Введение

1.2. Физика работы и топология спин-трансферных наноосцилляторов

1.3. Математическая модель единичного осциллятора

1.4. Энергетические характеристики генерируемых колебаний

1.5. Обзор литературы по взаимодействующим осцилляторам
1.6. Выводы по обзору литературы. Постановка задачи исследования
Глава 2. Динамика единичного спин-трансферного наноосциллятора
2.1. Введение
2.2. Укороченные уравнения для единичного осциллятора
2.3. Динамические процессы и стационарные режимы
2.4. Нагрузочные характеристики
2.5. Выводы по главе 2
Глава 3. Взаимная синхронизация двух неидентичных спин- 66 трансферных наноосцилляторов
3.1. Введение. Механизмы взаимодействия
3.2. Укороченные уравнения для двух связанных осцилляторов
3.3. Стационарные режимы системы связанных спин-трансферных 75 наноосцилляторов
3.4. Фазовое пространство
3.5. Полоса синхронизма
ОГЛАВЛЕНИЕ
3.6. Частота взаимной синхронизации
3.7. Энергетические соотношения в системе двух связанных спин-

трансферных наноосцилляторов
3.8. Выводы по главе

Глава 4. Малые ансамбли связанных спин-трансферных

наноосцилляторов
4.1. Введение. Малые ансамбли связанных спин-трансферных 117 наноосцилляторов
4.2. Укороченные уравнения для малых ансамблей неидентичных 121 осцилляторов
4.3. Типы колебаний и диапазон синхронизации малых ансамблей
4.4. Моды колебаний в малых ансамблях спин-трансферных 138 наноосцилляторов
4.5. Структура кольцевого ансамбля связанных осцилляторов с введением 142 дополнительных связок
4.6. Режимы работы структуры кольцевого генератора со связками
4.7. Выводы по главе 4
Заключение
Список литературы
Список работ по теме диссертации

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
известно, что количество мод, которое может существовать в ансамбле, равно количеству парциальных колебательных контуров даже при полностью идентичных параметрах. Поэтому этот подход является чрезмерной абстракцией и при исследовании реальных процессов в ансамбле не может давать верных результатов.
Одним из недостатков данного типа связи (через общий ток), в котором связь между СТНО фактически происходит не в наномасштабе, а в макроразмере, являются заметные емкостные потери в контактах. При этом влияние нагрузки на режим работы каждого СТНО весьма значительно, так что при выходе из строя лишь одного из генераторов может произойти выход ансамбля из рабочего режима, если исходно ансамбль был настроен на оптимальный режим по сложению мощности. Постепенно стало понятно [90,95], что напрямую использование данного механизма связи для создания больших ансамблей СТНО неприемлемо. Некоторые последние теоретические результаты в данном методе синхронизации СТНО представлены в работе А. Славина и Тиберкевича [63] по связи ансамбля с резонансной нагрузкой, а экспериментальные в группе Thales А. Ферта [73] по внешней синхронизации двух связанных СТНО внешним гармоническим током. Однако, до реальных практических приложений для данного типа связи здесь далеко. Фактически механизм связи за счет общего тока относится к нелокальным (не зависящим от расстояния между генераторами) механизмам связи.
Параллельно с ним американской группой NIST в составе S.Kaka, М. Puffal, W. Rippard, Т. Silva, S. Russek, J. Katine, а также группой F.B. Mancoff, N.D. Rizzo, B.N. Tengel, S. Tehrani экспериментально был предложен [70,71] локальный (существенно зависящий от расстояния между генераторами) механизм связи между СТНО за счет спиновых волн, распространяющихся в общем ферромагнитном слое. Оба генераторы выполнены по типу наноконтактов (см. рис. 1.46) где намагниченность поляризатора фиксировалась в плоскости образца, а колебания намагниченности в сенсоре возникают по оси образца (рис.1.4ж).