近年來，隨著移動通信和衛(wèi)星通信的迅速發(fā)展，對振蕩器件小型化、集成化的要求越來越迫切。同時，移動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）、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)的一個重要目標，市場需求也非常旺盛。

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

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

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絕緣層上會導致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。該種結構實現(xiàn)了無需外加磁場的微波信號輸出，從而解決了需要增加磁場裝置的問題，使器件結構簡單化；并且大大降低了驅(qū)動電流密度（<5.4×10⁵A/cm²），從而降低了功耗，有利于與半導體技術的多功能集成。研究人員表示，盡管取得重大進展，但器件的線寬和功率仍需要進一步改進才能滿足實際中無線通信應用領域的要求。相關研究結果發(fā)表于Scientific Reports（2013, 3: 1426 |DOI: 10.1038/srep01426）。

該工作得到了中科院“百人計劃”項目和國家自然科學基金等的經(jīng)費支持。

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