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本发明涉及纳米自旋电子器件领域，针对铁磁斯格明子的纳米振荡器振荡频率低的问题，提供一种基于铁磁斯格明子手性转换的微波振荡器，微波振荡器为柱状多层膜结构，包括将垂直穿过的电流极化生成极化电流的固定层，设置在固定层下面的隧穿绝缘层和设置在隧穿绝缘层下面的自由层；所述自由层为承载斯格明子的铁磁纳米盘，磁矩方向与多层纳米磁盘所在平面垂直。本发明以斯格明子的手性转换及呼吸模式输出振荡信号，振荡信号到达几十GHz；运算器以能发生手性转换的斯格明子为基础，极大地缩小了器件的尺寸，提高了输出频率；输出频率可通过调控电流密度或自由层的材料参数进行调节。

本发明提供一种基于铁磁斯格明子的二极管，包括由铁磁层、用于提供DM相互作用的重金属层、衬底层依次设置构成的铁磁赛道。在所述铁磁赛道的上下两面分别设置有用于改变压控区域的磁晶各向异性大小的金属正电极和金属负电极；在所述金属正电极、金属负电极与铁磁赛道的上下表面之间设置有绝缘电介质层；除此之外，在金属正电极和金属负电极上还设置有能够使从铁磁赛道两端运动的斯格明子产生不同运动情况的势垒区。本发明提供的二极管能耗低、尺寸小、不容易损坏。

本发明提供一种基于反铁磁斯格明子的新型逻辑门电路，以十字型反铁磁赛道为基本单元，整个赛道均为同种反铁磁材料。该逻辑门电路具有两个输入端，分别命名为输入端A和输入端B，输入端A与输入端B相邻，对应十字型赛道左端和上端的磁性隧道结，赛道右端的隧道结则为输出端。输入端A、输入端B通过局部垂直注入自旋极化电流产生反铁磁斯格明子，并利用自旋极化电流和磁晶各向异性梯度驱动斯格明子。其中，磁晶各向异性梯度由压控磁晶各向异性效应产生。本发明以斯格明子的存在与否分别代表二进制数据的“1”和“0”，充分结合斯格明子受拓扑保护作用的特点，以及反铁磁材料对外磁场不敏感的特性，使得本发明具有较强的稳定性和抗磁干扰能力。

本发明公开了一种增强环形量子点结构中自旋热电势的方法，该方法通过将三个半导体量子点耦合成环形结构，并对与量子点连接的两侧电极施加热辐射，让环形量子点结构中存在温度梯度；如果在连接量子点的隧道结上施加磁场，则量子点之间的耦合强度可以变得和自旋自由度有关，从而不同自旋方向的电子流经量子点结构时，会发生不同的干涉效应，使得自旋向上和自旋向下热电势的尖峰在量子点能量空间分开，从而获得纯热电势；通过调整结构参数，可以让环形量子点结构的自旋热电势进一步增强，为设计快速响应、高效低能耗和灵敏温度探测提供基础；优于传统的电荷热电势，突破了热电效率低下的限制，且适用于自旋过滤装置或热电转换领域。