Shingo Tamaru (수석 연구원 초대), 금속 스핀 트로 닉스 팀, Spintronics Research Center (SRC; Director : Shinji Yuasa), National Advanced Industrial Science and Technology (AIST; Presigins : Ryoji Chubachi) 및 Hitoshi Kubota (원칙) 및 Akio Putica (Akio) SRC, AIST는 스핀 토크 발진기 (무료 바카라)의 진동 주파수를 안정화 시키도록 설계된 위상 잠금 루프 (PLL) 회로를 개발했으며, 무료 바카라에서 고도로 일관된 마이크로파 신호의 생성을 보여 주었다
STO는 DC 전압을 적용하여 마이크로파 신호를 생성하는 나노 미터 규모의 무료 바카라 저항 장치입니다 STO에 의해 생성 된 7344GHz 마이크로파 신호는 개발 된 PLL 회로에 의해 153MHz 기준 신호에 위상으로 잠겨져 측정 한계 (1Hz) 이하의 매우 좁은 스펙트럼 선폭을 초래 하였다 지금까지보고 된 단일 무료 바카라 터널 접합 (MTJ) 기반 STO에 의해 생성 된 마이크로파 신호의 가장 좁은 스펙트럼 라인폭은 AIST에 의해 3MHz를 달성했다 개발 된 PLL 회로는 STO 진동의 주파수 안정성을 극적으로 개선했습니다 이 성과는 전압 제어 발진기 (VCO)로서 STO의 실제 사용에 대한 진전을 가속화 할 것으로 예상된다
결과의 세부 사항은 Scientific Journal,과학 보고서, Nature Publishing Group에서 출판
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| 개발 된 PLL 회로의 사진과 마이크로파 신호의 스펙트럼 |
최근에, 휴대 전화 및 무선 LAN과 같은 다양한 마이크로파 통신 장치가 널리 퍼져 있었는데, VCO는 반도체 트랜지스터 및 공진기로 구성된 VCO가 사용되었습니다 기존 VCO에 사용 된 공진기는 몇 가지 100 μm의 크기를 가지며, 이는 추가 소형화 및 비용 절감을위한 주요 장애물 중 하나입니다 반면, STO는 외부 공진기가없는 나노 미터 규모의 무료 바카라 공명 장치이므로 기존의 VCO와 비교하여 초소형 VCO로서 상당한 관심을 끌고 있습니다 그러나 STO의 주파수 안정성은 상당히 열악하여 실제 전자 시스템에서 STO의 채택을 방해합니다
AIST는 Spintronic 메모리 장치에 대한 연구를 통해 얻은 지식과 경험을 적용함으로써 무료 바카라를위한 박막 증착 및 MicroFabrication Technologies를 개발하기 위해 노력하고 있습니다 다양한 실제 애플리케이션에서 무료 바카라를 사용하려면 큰 출력 전력과 고주파 안정성을 모두 보여 주어야합니다 이 목표를 위해 연구원들은 MTJ를 기반으로 한 무료 바카라의 안정적인 진동을 실현하는 데 중점을 두었습니다 그들은 이미 그 당시 세계 최고 출력 전력을 달성했으며 단일 무료 바카라에서 출력 신호의 세계 최고의 주파수 안정성을 달성했습니다 (2008 년 8 월 28 일 및 2014 년 1 월 8 일에 AIST 보도 자료)
이 작업은 과학 연구를 위해 과학 연구를 위해 보조금을 부여한 과학 연구에 의해 부분적으로 지원되었습니다
실제 용도를 위해 MTJ 기반 STO의 충분한 주파수 안정성을 실현하기 위해 연구자들은 STO의 진동 특성을 향상시키고 STO의 진동 주파수를 안정화하도록 설계된 PLL 회로를 개발했습니다 이 작업에 사용 된 STO는 약 1 nm의 초시형 MGO 터널 배리어 및 Fe를 함유하는 비정질 무료 바카라 합금 층으로 구성된 MTJ로 제작되었다 MGO와 무료 바카라 합금 층 사이의 계면은 인터페이스 평면에 수직 인 방향을 따라 스핀을 정렬하는 경향이있다 이 인터페이스 특성을 사용하여 스핀 방지 궤적을 안정화시켰다 이 STO의 진동 주파수는 적용된 전압이 증가함에 따라 낮아집니다 그림 1은 블록 다이어그램과 PLL 회로 사진을 보여줍니다 이 PLL 회로에서, STO 출력 신호는 48로 다운 수 있으며, 그 위상은 153 MHz 기준 신호의 위상과 비교된다 이 두 신호 사이의 위상차는 전압 신호로 변환되고 STO로 Fed Back을 사용하여 발진 주파수를 동적으로 조정하여 위상차가 항상 최소화되도록합니다 STO 진동을 방해하는 피드백 신호에 포함 된 고주파 스퓨리어스 신호는 안정적인 피드백 조작을 위해 필터에 의해 차단됩니다
(a) |
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| 그림 1 : VCO로서 무료 바카라를 사용하여 PLL 회로를 개발했습니다 (a) 블록 다이어그램, (b) photo |
그림 2는 개발 된 마이크로파 발진기에 의해 생성 된 출력 신호의 스펙트럼을 보여줍니다 중심 무료 바카라수는 7344GHz입니다 무료 바카라수 변동을 나타내는 스펙트럼 라인폭은 1Hz의 측정 한계 아래로 매우 좁습니다 이는 양호한 무료 바카라수 안정성을 명확하게 나타냅니다
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| 그림 2 : 개발 된 마이크로파 발진기에 의해 생성 된 마이크로파 신호의 스펙트럼 |
무료 바카라의 진동 성능, 특히 전압에 의한 주파수 냉혹성이 더욱 향상되고 PLL 회로 설계가 더 높은 주파수 응답을 위해 정제 될 것입니다 이러한 노력으로 인해 무료 바카라를 매우 작고 저렴한 전자 레인지 발진기로 실질적으로 사용해야합니다