近年來，隨著移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信的迅速發(fā)展，對(duì)振蕩器件小型化、集成化的要求越來越迫切。同時(shí)，移動(dòng)通訊也向高頻化和寬頻化發(fā)展，目前商用的LC振蕩器體積大（微米量級(jí)）、頻率較低（如GPS:1.6 GHz；GSM: 850 MHz；WCDMA:2 GHz）、并且頻率調(diào)節(jié)范圍小（<20%）。因此，尋找具有良好的高頻特性、寬頻可調(diào)、以及易小型化和集成化的新型材料和器件是目前研究開發(fā)的一個(gè)重要目標(biāo)，市場需求也非常旺盛。

振蕩器是一種將直流信號(hào)轉(zhuǎn)化為具有一定頻率交流信號(hào)的電子元件，在電子工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究等方面具有廣泛應(yīng)用。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)利用電子自旋而不是電子電荷來構(gòu)建振蕩器時(shí)，有望解決上述挑戰(zhàn)。近期，中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所加工平臺(tái)與美國加州大學(xué)洛杉磯分校等國外研究機(jī)構(gòu)合作，研制出了一種基于磁電阻效應(yīng)的新型納米振蕩器。

該納米振蕩器體積僅為LC振蕩器的1/50，工作頻率的可調(diào)范圍可達(dá)80%。研究人員通過精確控制納米磁性薄膜（如圖１a）的界面來優(yōu)化器件的性能：1.6 nm左右的CoFeB形成在0.8 nm的MgO絕緣層上會(huì)導(dǎo)致CoFeB磁性層的磁化方向垂直于膜面，即與固定層(Fixed layer)的磁化方向成90度排列。該種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了無需外加磁場的微波信號(hào)輸出，從而解決了需要增加磁場裝置的問題，使器件結(jié)構(gòu)簡單化；并且大大降低了驅(qū)動(dòng)電流密度（<5.4×10⁵A/cm²），從而降低了功耗，有利于與半導(dǎo)體技術(shù)的多功能集成。研究人員表示，盡管取得重大進(jìn)展，但器件的線寬和功率仍需要進(jìn)一步改進(jìn)才能滿足實(shí)際中無線通信應(yīng)用領(lǐng)域的要求。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于Scientific Reports（2013, 3: 1426 |DOI: 10.1038/srep01426）。

該工作得到了中科院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金等的經(jīng)費(fèi)支持。

圖1（a）自旋納米振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖（t=1.60～1.62 nm）；（b）不同偏置電流下的微波輸出信號(hào)；圖（b）中插圖：輸出頻率和線寬的電流依賴關(guān)系。