自旋波邏輯器件的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的基于硅的邏輯器件隨著尺寸的降低，能量損耗更加嚴(yán)重，已經(jīng)不能滿足小尺寸低功耗集成電路的發(fā)展要求，亟需研究開發(fā)全新原理的邏輯器件。自旋波邏輯器件就是2011和2013版國際半導(dǎo)體路線圖中指出的具有極大發(fā)展?jié)摿Φ娜略砥骷Ｗ孕ㄟ壿嬈骷貌ǖ奶匦怨ぷ?，其不但能量損耗極低，傳輸速度極高，而且也有應(yīng)用量子計算的可能，實現(xiàn)多頻信道數(shù)據(jù)的并行處理，極大地提高信息處理能力，自旋波邏輯器件能夠極大地降低復(fù)雜邏輯電路的復(fù)雜度，有助于邏輯器件的大

2、規(guī)模集。因而，自旋波邏輯器件的研究成為了業(yè)界的研究熱點。
　　論文在對現(xiàn)有自旋波邏輯器件發(fā)展動態(tài)的綜述與分析基礎(chǔ)上，采用微磁學(xué)模擬方法研究自旋波邏輯器件的實現(xiàn)機制。
　　本文首先研究了納米尺度下基于自旋波的多數(shù)決定門的可行性。研究結(jié)果表明納米尺度下三輸入單輸出的邏輯器件結(jié)構(gòu)同樣能夠?qū)壿嬢斎胄盘栠M(jìn)行評估，并由此實現(xiàn)多數(shù)決定門。此外，若將其中一個邏輯輸入作為控制信號，可以實現(xiàn)與門和或門。改變輸出自旋波探測點的位置，可以實現(xiàn)與非

3、門和或非門。因此這種多數(shù)決定門有著可配置性和功能性的特點。
　　其次，本文系統(tǒng)地研究了自旋極化電流對鐵磁納米條帶中傳播自旋波的相位和幅值影響。研究結(jié)果顯示，通過設(shè)計合適的釘扎層區(qū)域的尺寸及個數(shù)，傳播自旋波能夠?qū)崿F(xiàn)180°相移。基于自旋極化電流對鐵磁納米條帶自旋波波導(dǎo)的傳播特性的影響，運用 Mach-Ze hnder型干涉儀來構(gòu)筑自旋波邏輯非門和多輸入邏輯門。在此基礎(chǔ)上，提出了通過在單根鐵磁納米條帶中施加局域自旋極化電流來設(shè)計自旋波