近日，以四川师范大学为第一单位，以物理与电子工程学院研究生赵莉为第一作者，以导师赵国平教授为通讯作者，与香港中文大学合作，提出了一种基于铁磁斯格明子的新型二极管模型，在《Nanoscale》12, 9507 (2020)上发表题为“A ferromagnetic skyrmion-based diode with a voltage-controlled potential barrier”的研究论文。《Nanoscale》期刊的影响因子为7.190，是中国科学学院SCI一区顶级期刊。

 目前，传统的电子技术面临着许多挑战，而自旋电子学由于其特殊的自旋特性有望市电子器件进入下一个时代。斯格明子（一种纳米量级的磁化构型）具有体积小、稳定性好、驱动电流阈值低、可多场调控等优点，成为了下一代电子器件的基础。近年来，我们主要研究了不同类型的基于斯格明子的电子器件，如赛道存储器（Sci. Rep., 2013, 5, 7643）、类晶体管（Sci. Rep., 2015, 5, 11369）、逻辑门（Sci. Rep., 2014, 5, 9400）、微波器件（Appl. Phys.Lett., 2019, 114, 042402）、神经元器件（Appl. Phys. Lett., 2020, 116, 122402）等。

 在本项工作中，赵国平教授课题组与香港中文大学等单位合作，主要研究了由于电压控制磁晶各向异性效应（VCMA）导致的高垂直磁晶各向异性(PMA)的边缘和梯形区域对斯格明子运动的影响。研究表明高磁晶各向异性的边缘不仅可以有效避免斯格明子信号在运动过程中的湮灭，还可以提高其传输速度（至少提高11.66%）。另外，高磁晶各向异性的梯形区域可以实现斯格明子的单向运动，如图1所示。根据这些研究结果，我们提出了一个新型的、可行性高的、类似于PN结的基于铁磁斯格明子的二极管原型，详见图2。其不仅能实现赛道存储器与二极管的功能转换，相关结果发表在Nanoscale, 2020, 12, 9507。这既是为设计基于斯格明子的二极管提供理论指导，也是对基于斯格明子的自旋电子器件的补充。

图1 不同时刻下斯格明子的运动快照

图2 基于铁磁斯格明子的二极管模型图

附论文网页

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/nr/c9nr10528j/unauth%20/l%20!divAbstract

A ferromagnetic skyrmion-based diode.pdf