自旋转矩纳米振荡器及其制作方法

本发明的至少一种实施例涉及一种振荡器，尤其涉及一种自旋转矩纳米振荡器及其制作方法。

背景技术：

1、自旋转矩纳米振荡器(spin torque nano oscillator，简称stno)是一种在自旋电子学领域新兴的微波器件，其尺寸很小，仅有百纳米级，功耗小于1mw，能够与cmos工艺兼容，振荡频率能够覆盖100mhz至65ghz，其频段基本上可以覆盖目前绝大部分通讯用到的频率，因此stno十分有潜力应用于片上互联、微型信号基站、物联网等新型无线通讯领域。当给stno通以与其振荡频率相近的信号时，可以在振荡器两端检测到直流电压差，利用stno实现的微波检测的灵敏度比传统的肖特基二极管的检测灵敏度还要更高，检测到的直流信号也可以用于给负载供电，作为一种无线能量收集的方式在物联网、片上互联、智能驾驶等领域具有很大的应用潜力。除了上述与微波发射特性相关的应用之外，利用其非线性特性，近年来stno还被应用于储备池计算，神经学形态计算等新型计算架构领域作为基础计算元件，在针对特定计算问题时展现出了相对于传统冯诺依曼架构计算器更加优越的性能。总而言之，stno是一种在自旋电子学领域潜力巨大的新兴的纳米电子器件。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了获得成本更低、制作重复性更高的自旋转矩纳米振荡器，本发明提供一种自旋转矩纳米振荡器及其制作方法。

2、作为本发明的一个方面，本发明提供一种自旋转矩纳米振荡器的制作方法，包括：在形成有底电极的衬底上形成磁性多层膜；在磁性多层膜上依次旋涂聚甲基丙烯酸甲酯层、纳米压印胶层；利用纳米压印方法压印纳米压印胶层，以将纳米压印胶层压印成纳米柱；以纳米柱为掩膜层，依次刻蚀甲基丙烯酸甲酯层、磁性多层膜，使得刻蚀后的磁性多层膜形成磁性多层膜纳米结；在底电极和纳米柱上沉积钝化层；剥离甲基丙烯酸甲酯层、甲基丙烯酸甲酯层上的纳米压印胶层和钝化层，以暴露出磁性多层膜纳米结；以及刻蚀磁性多层膜纳米结两侧的钝化层，以暴露出底电极，并在底电极上沉积引出电极，在磁性多层膜纳米结上沉积顶电极。

3、作为本发明的另一个方面，本发明提供一种利用上述的制作方法得到的自旋转矩纳米振荡器。

4、根据本发明的实施例，多个自旋转矩纳米振荡器在同一衬底上呈阵列化排布。

5、根据本发明上述实施例提供的自旋转矩纳米振荡器的制作方法，采用纳米压印方法制作自旋转矩纳米振荡器，可以快速准确地形成高分辨率的磁性多层膜纳米结，降低了制备成本，十分有利于制备大规模的自旋转矩纳米振荡器阵列。同时，克服了采用电子束曝光造成的器件制备重复性差的问题。

技术特征：

1.一种自旋转矩纳米振荡器的制作方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述磁性多层膜(3)远离所述底电极(2)的方向上依次包括磁参考层(31)、隔离层(32)、磁自由层(33)。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述磁参考层(31)、隔离层(32)、磁自由层(33)形成为分别包括铁磁层、中间层、铁磁层的自旋阀结构。

4.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述磁参考层(31)、隔离层(32)、磁自由层(33)形成为分别包括铁磁层、势垒层、铁磁层的磁性隧道结结构。

5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，利用纳米压印方法压印所述纳米压印胶层(5)，将所述纳米压印胶层(5)压印成纳米柱包括：

6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，依次刻蚀所述甲基丙烯酸甲酯层(4)、所述磁性多层膜(3)包括：

7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，依次刻蚀所述甲基丙烯酸甲酯层(4)、所述磁性多层膜(3)包括：

8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，聚甲基丙烯酸甲酯层(4)的厚度小于300nm。

9.一种利用如权利要求1～8中任一项所述的制作方法得到的自旋转矩纳米振荡器。

10.根据权利要求9所述的自旋转矩纳米振荡器，多个所述自旋转矩纳米振荡器在同一衬底上呈阵列化排布。

技术总结
本发明公开了一种自旋转矩纳米振荡器的制作方法，包括：在形成有底电极的衬底上形成磁性多层膜；在磁性多层膜上依次旋涂聚甲基丙烯酸甲酯层、纳米压印胶层；利用纳米压印方法压印纳米压印胶层，以将纳米压印胶层压印成纳米柱；以纳米柱为掩膜层，依次刻蚀甲基丙烯酸甲酯层、磁性多层膜，使得刻蚀后的磁性多层膜形成磁性多层膜纳米结；在底电极和纳米柱上沉积钝化层；剥离甲基丙烯酸甲酯层、甲基丙烯酸甲酯层上的纳米压印胶层和钝化层，以暴露出磁性多层膜纳米结；刻蚀磁性多层膜纳米结两侧的钝化层，以暴露出底电极，并在底电极上沉积引出电极，在磁性多层膜纳米结上沉积顶电极。本发明还提供在同一衬底上呈阵列化排布的多个自旋转矩纳米振荡器。

技术研发人员：陈嘉民,石佳林
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25