[发明专利]基于自旋轨道耦合效应和热扰动的真随机数发生器

摘要

本发明为基于自旋轨道耦合效应和热扰动的真随机数发生器，包括十字交叉状自旋流生成层以及自下至上依次堆叠的：磁性材料层、绝缘层和盖帽层，或者是包括长条形自旋流生成层以及自下至上依次堆叠的：第一铁磁层、绝缘层、第二铁磁层、钉扎层、盖帽层，共二种结构；第一种结构的十字交叉状自旋流生成层上设置有读、写二对电极，第二种结构的长条形自旋流生成层上设置有写电极，盖帽层上设置有读电极；本发明真随机数发生器的随机性体现在磁性材料层或第一铁磁层上，通过调控自旋流生成层的写电流实现磁矩的随机性。简单结构，无复杂的附加电路，器件尺寸为纳米级，功耗低，可集成在各种便携的IC卡或可穿戴设备上，具有非常好的应用前景。

主权项

1.基于自旋轨道耦合效应和热扰动的真随机数发生器，其特征在于：包括自下到上依次堆叠的：自旋流生成层、磁性材料层、绝缘层、盖帽层；所述自旋流生成层呈十字交叉形的Hall Bar结构，自旋流生成层由重金属材料或拓扑绝缘体制成，所述磁性材料层由铁磁材料制成，所述绝缘层由绝缘材料制成，所述盖帽层由非铁导电金属材料制成；所述真随机数发生器的制作工艺是：先通过膜层制备技术在硅晶元上依次制备出十字交叉形自旋流生成层、磁性材料层、绝缘层和盖帽层的薄膜，然后再进行刻蚀和微纳加工得到；所述磁性材料层、绝缘层和盖帽层分别依次堆叠在呈十字交叉形的自旋流生成层的膜面之上的中部区域；设定：十字交叉形自旋流生成层几何中心为平面直角坐标零点，十字交叉中前后方向为X轴，左右方向为Y轴；在十字交叉形自旋流生成层的X轴和Y轴的正负方向上分别设置有一对连接电极，其中：X轴方向接入的电极用于接入写电流，Y轴方向接出的电流用于测量霍尔电压；所述磁性材料层在写电流调控下产生自旋流，把磁性材料层的力矩方向由垂直方向拉至水平，当撤去写电流后，磁性材料层中的磁矩随机取向在垂直向上或垂直向下。