[发明专利]一种基于合成反铁磁斯格明子的逻辑门及控制方法

权利要求书

1.一种基于合成反铁磁斯格明子的逻辑门，其特征在于,逻辑门赛道的材料为合成反铁磁材料，其赛道从下到上依次布置重金属层、铁磁层、垫片、铁磁层，赛道左侧的两个磁性隧道结为合成反铁磁斯格明子的输入端A和输入端B，赛道右侧的两个磁性隧道结为合成反铁磁斯格明子的检测端C和检测端D；

整个赛道似长×宽为150nm×100nm的矩形，赛道右上角为一个直角边为50nm的等腰直角三角形缺口，输入端A和输入端B所在赛道间存在长×宽为70nm×5nm的长方形缺口，与输入端B对应的检测端C为逻辑“或”门，右下角检测端D为逻辑“与”门；

输入端A与输入端B同时产生斯格明子时，输入端B产生的斯格明子在电流驱动过程中同时受到边界排斥力和斯格明子间作用力，故将右下角赛道设计的更长，检测端D的赛道为长×宽为50nm×30nm凸起的矩形，以此实现B端产生的斯格明子能成功运动至检测端D。

2.根据权利要求1所述的基于合成反铁磁斯格明子的逻辑门，其特征在于，逻辑计算中以合成反铁磁斯格明子的存在与否代表二进制数据“1”和“0”，输入端A产生一个斯格明子，输入端B不产生斯格明子，即实现了输入端A输入信号“1”，输入端B输入信号“0”的操作。

3.一种基于合成反铁磁斯格明子的逻辑门的控制方法，其特征在于，包括：当输入端A输入信号“1”，输入端B输入信号“0”时，斯格明子在电流2×10¹²J/m²驱动下沿赛道向右运动，运动至斜边处受到边界排斥，进而改变其运动方向使其运动至“OR”门检测端C，以此实现“OR”门的逻辑运算“1+0＝1”，而此时“AND”门检测端D未检测出斯格明子，即实现了“AND”门的逻辑运算“1·0＝0”；

或者当输入端A输入信号“0”，输入端B输入信号“1”时，斯格明子在电流2×10¹²J/m²驱动下沿赛道向右运动，运动至赛道右端处受到边界排斥，进而改变其运动方向使其运动至“OR”门，即实现了“OR”门的逻辑运算“0+1＝1”，而此时“AND”门检测端D未检测出斯格明子，即实现了“AND”门的逻辑运算“0·1＝0”；

或者当输入端A、输入端B都输入信号“1”时，输入端A产生的斯格明子与输入端B产生的斯格明子在电流2×10¹²J/m²驱动下沿赛道一同向右运动，由于斯格明子间的相互排斥和边界的排斥作用，输入端B产生的斯格明子被挤到检测端D，输入端A产生的斯格明子最终稳定在检测端C，由此实现了“OR”门的逻辑运算“1+1＝1”，“AND”门的逻辑运算“1·1＝1”；

或者当输入端A、输入端B都输入信号“0”时，“AND”和“OR”门都没有信号输出，即实现了“OR”门的逻辑运算“0+0＝0”，“AND”门的逻辑运算“0·0＝0”。

4.根据权利要求3所述的基于合成反铁磁斯格明子的逻辑门，其特征在于，对于合成反铁磁斯格明子在输出端的探测，采用非共线磁阻效应，隧穿磁阻效应和隧穿各向异性磁阻效应来实现。

5.根据权利要求3所述的基于合成反铁磁斯格明子的逻辑门，其特征在于，对于“AND”门和“OR”门，不论输入端A和输入端B是否输入斯格明子，赛道上都加有水平向右的驱动电流。

6.根据权利要求3所述的基于合成反铁磁斯格明子的逻辑门，其特征在于，“AND”门和“OR”门每次计算后，利用一个较大的脉冲电流将赛道上的斯格明子清除。