CN107332555A - 基于磁性斯格明子的与门及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于磁性斯格明子的与门及其控制方法，包括磁纳米轨道，磁纳米轨道包括相互接触连接的磁性层和强自旋轨道耦合层，磁性层包括第一输入端，第二输入端，Y型磁轨道以及输出端。Y型磁轨道包括第一磁轨道、第二磁轨道、第三磁轨道和第四磁轨道，磁性斯格明子可从第一输入端和/或第二输入端进入Y型磁轨道后变成磁畴壁对，并在通过Y型磁轨道后还原成新的磁性斯格明子进入输出端。Y型磁轨道中窄的磁轨道宽度小于磁性斯格明子的直径，第三磁轨道的磁轨道宽度大于磁性斯格明子的直径。磁性斯格明子与磁畴壁对之间能够实现可逆转化，利用磁性斯格明子在磁纳米轨道中运动制成的与门具有体积小、功耗低、稳定性高的特点。

Description

基于磁性斯格明子的与门及其控制方法

技术领域

本发明涉及与门制造技术领域，特别是涉及一种基于磁性斯格明子的与门及其控制方法。

背景技术

信息技术飞速发展，不仅改善了人类的生活质量，也对信息存储技术提出了向高密度，高速度，低耗能方向极速发展的要求。现有与门采用传统CMOS结构，体积大，功耗高、稳定性低，显然已经不能满足人们日益增长的信息存储需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种体积小、功耗低、稳定性高的与门。

一种基于磁性斯格明子的与门，包括磁纳米轨道，所述磁纳米轨道包括相互接触连接的磁性层和强自旋轨道耦合层，所述磁性层包括第一输入端，第二输入端，Y型磁轨道以及输出端，所述Y型磁轨道包括：

第一磁轨道，一端与所述第一输入端相连，另一端与第二磁轨道和第三磁轨道相连；

第二磁轨道，一端与所述第二输入端相连，另一端与所述第一磁轨道和所述第三磁轨道相连，并与所述第一磁轨道形成夹角；

第三磁轨道，一端连接所述第一磁轨道和所述第二磁轨道，另一端连接所述第四磁轨道，；

第四磁轨道，一端连接所述第三磁轨道，另一端连接所述输出端；

所述Y型磁轨道的第一磁轨道、第二磁轨道和第四磁轨道的磁轨道宽度小于磁性斯格明子的直径，所述第三磁轨道的磁轨道宽度大于所述磁性斯格明子的直径，所述磁性斯格明子能够从所述第一输入端和所述第二输入端进入所述Y型磁轨道后变成磁畴壁对，所述磁畴壁对通过所述Y型磁轨道后还原成新的磁性斯格明子进入所述输出端；所述磁性斯格明子能够从所述第一输入端或所述第二输入端进入所述Y型磁轨道后变成磁畴壁对，所述磁畴壁对通过所述Y型磁轨道后没有磁性斯格明子进入所述输出端。

在其中一个实施例中，所述与门还包括通电装置，所述通电装置一端同时连接所述第一输入端和所述第二输入端，另一端与所述输出端相连，所述通电装置用于加载自旋极化电流，以使所述磁性斯格明子在所述自旋极化电流的驱动下沿着所述磁纳米轨道定向运动。

在其中一个实施例中，所述通电装置是电极。

在其中一个实施例中，所述第一输入端和所述第二输入端关于所述第三磁轨道呈轴对称分布。

在其中一个实施例中，所述第一磁轨道和所述第二磁轨道关于所述第三磁轨道呈轴对称分布，所述第一磁轨道和所述第二磁轨道间的夹角范围是[37°，90°]。

在其中一个实施例中，所述与门的总长度是600(1±10％)nm，总宽度是220(1±10％)nm，其中所述第一输入端、所述第二输入端以及所述输出端尺寸相同，长度是145(1±10％)nm，宽度是100(1±10％)nm。

在其中一个实施例中，所述磁性层是铁磁性材料纳米薄膜，所述强自旋轨道耦合层是金属铱纳米薄膜。

在其中一个实施例中，所述第一磁轨道和所述第二磁轨道的宽度为18(1±10％)nm，所述第三磁轨道的宽度为40(1±10％)nm，所述第四磁轨道的宽度为10(1±10％)nm，所述第二磁轨道和所述第一磁轨道间的夹角是53°。

在其中一个实施例中，所述第一磁轨道与所述第一输入端的夹角(β)是45°。

另一方面，本发明还提出一种基于磁性斯格明子的与门的控制方法，包括：

驱动磁性斯格明子从所述第一输入端进入所述第一磁轨道和/或磁性斯格明子从所述第二输入端进入所述第二磁轨道；磁性斯格明子在所述第一磁轨道变成第一磁畴壁对，在所述第二磁轨道变成第二磁畴壁对；

持续驱动所述第一磁畴壁对和/或第二磁畴壁对进入所述第三磁轨道；

持续驱动所述第一磁畴壁对或所述第二磁畴壁对通过所述第三磁轨道，所述第一磁畴壁对或所述第二磁畴壁对在所述第三磁轨道末端消失；或者驱动由所述第一磁畴壁对和所述第二磁畴壁对一起通过所述第三磁轨道形成新的磁畴壁对进入所述第四磁轨道；

所述新的磁畴壁对通过所述第四磁轨道后还原成新的磁性斯格明子进入所述输出端。

上述基于磁性斯格明子的与门，磁性斯格明子与磁畴壁对之间能够实现可逆转化，磁性斯格明子的尺寸可以做到很小，稳定性也很高，并且驱动电流小，因此利用磁性斯格明子在磁纳米轨道中运动制成的与门具有体积小、功耗低、稳定性高的特点。

附图说明

图1是一实施例中基于磁性斯格明子的与门的结构示意图；

图2是一实施例中基于磁性斯格明子的与门的控制方法的流程图；

图3是另一实施例中基于磁性斯格明子的与门的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1是一实施例中基于磁性斯格明子的与门的结构示意图。

在本实施例中，基于磁性斯格明子的与门包括磁纳米轨道，磁纳米轨道的结构由两层组成，从上到下包括相互接触连接的磁性层和强自旋轨道耦合层50。磁性层采用具有磁性的材料，其功能是产生和传递磁性斯格明子。在一个实施例中，磁性层是由垂直各向异性的铁磁性材料构成的纳米薄膜，在其他实施例中，磁性层也可以是由Co或CoFe或CoFeB等磁性材料构成。强自旋轨道耦合层50采用具有较大自旋轨道耦合矩的材料，其功能是产生生成与保持磁性斯格明子所需的DMI(Dzyaloshinskii-Moriya interactions)效应，由于强自旋轨道耦合层50与垂直各向异性的铁磁性材料构成的纳米薄膜之间的DMI，导致在磁性层局部位置注入自旋极化电流后，此磁性层对应位置就会产生一个稳定的磁性斯格明子，在一个实施例中，强自旋轨道耦合层50是由金属铱构成的纳米薄膜，在其他实施例中，强自旋轨道耦合层50也可以是由Pt或Ta或W等金属材料构成。

斯格明子(Skyrmions)是由核物理学家Tony Skyrme在1961年提出的类粒子(particle-like)模型。2009年，德国科学家首次在实验中发现了稳定的磁性斯格明子，其为一种具有涡旋结构的手性自旋结构(chiral spin structure with a whirlingconfiguration)。这种磁性斯格明子可以稳定存在于具有极强自旋轨道耦合作用的块磁体或者是与重金属耦合的纳米薄膜中。磁性斯格明子的中心磁距与周围磁距方向相反，中心磁距需要克服一定的势垒才可以翻转到与周围磁距方向一致。因此，磁性斯格明子比传统磁畴壁结构更加稳定。

进一步的，将磁性斯格明子应用在与门较于传统的CMOS结构有极大的优势，主要表现在以下三个方面：1)与传统的磁畴壁相比，磁性斯格明子的尺寸可以做到很小，目前，单个的磁性斯格明子已经可以做到5nm；2)磁性斯格明子是具有拓扑保护的一种特殊的磁畴结构，相较于传统磁畴壁更加稳定，能够在外界条件(磁场、温度和器件缺陷等)发生变化时保持稳定，从而使得基于磁性斯格明子的与门稳定性更高；3)磁性斯格明子的启动电流密度远小于磁畴壁的启动电流密度，是磁畴壁的百万分之一，使得基于斯格明子与门具有低功耗的特性。

参见图1，磁性层包括第一输入端10，第二输入端20，Y型磁轨道30以及输出端40，Y型磁轨道30包括第一磁轨道31、第二磁轨道32、第三磁轨道33和第四磁轨道34。

第一磁轨道31一端与第一输入端10相连，另一端与第二磁轨道32和第三磁轨道33相连，磁性斯格明子能够从第一输入端10进入，通过第一磁轨道31变成磁畴壁对(Domainwall pair)后进入第三磁轨道33。如图1中所示，第一磁轨道31与第一输入端10之间形成夹角β，在本实施例中，夹角β是45°，在一个实施例中，夹角β可在范围[10°，150°]内取值。第一磁轨道31的宽度小于磁性斯格明子的直径，长度可根据实际情况设定。在一个实施例中，第一磁轨道31的宽度是18nm，在其它实施例中，第一磁轨道31也可以分两段设计，在其中一个实施例中，第一磁轨道31是由宽度为18nm和20nm两种不同的磁轨道构成：第一磁轨道31与第一输入端10连接部分的磁轨道宽度是20nm，第一磁轨道31其余部分的磁轨道宽度是18nm。

第二磁轨道32一端与第二输入端20相连，另一端与第一磁轨道31和第三磁轨道33相连，并与第一磁轨道31形成夹角θ，在本实施例中，夹角θ是53°，在其它实施例中，夹角θ可在范围[37°，90°]内取值。磁性斯格明子能够从第二输入端20进入，通过第二磁轨道32变成磁畴壁对后进入第三磁轨道33。如图1中所示，第二磁轨道32与第二输入端20之间形成夹角γ，在本实施例中，夹角γ是45°，在一个实施例中，夹角γ的取值范围是[10°，150°]。第二磁轨道32的宽度小于磁性斯格明子的直径，长度可根据实际情况设定。在一个实施例中，第二磁轨道32的宽度是18nm，在其它实施例中，第二磁轨道32也可以分两段设计，在其中一个实施例中，第二磁轨道32是由宽度为18nm和20nm两种不同的磁轨道构成：第二磁轨道32与第二输入端20连接部分的磁轨道宽度是20nm，第二磁轨道32其余部分的磁轨道宽度是18nm。

第三磁轨道33一端连接第一磁轨道31和第二磁轨道32，另一端连接所述第四磁轨道34，第三磁轨道33的宽度大于磁性斯格明子的直径，长度可根据实际情况设定。在本实施例中，第三磁轨道33的宽度是40nm，在一个实施例中，第一输入端10和第二输入端20关于第三磁轨道33呈轴对称分布，第一磁轨道31和第二磁轨道32关于第三磁轨道33呈轴对称分布。通过第三磁轨道33的磁畴壁对有两种运动情况:

1)同一时刻只有来自第一磁轨道31的磁畴壁对或来自第二磁轨道32的磁畴壁对进入第三磁轨道33时，磁畴壁对能够直接通过第三磁轨道33，但在第三磁轨道33末端会逐渐消失，因此来自第一磁轨道31的磁畴壁对或来自第二磁轨道32的磁畴壁对就不能进入第四磁轨道34；

2)来自第一磁轨道31的磁畴壁对和来自第二磁轨道32的磁畴壁对同时进入第三磁轨道33后，会在第三磁轨道33里面结合形成新的磁畴壁对后，该新的磁畴壁对再通过第三磁轨道33进入第四磁轨道34。

第四磁轨道34一端连接所述第三磁轨道33，另一端连接输出端40，第四磁轨道34的宽度小于磁性斯格明子的直径，长度可根据实际情况设定。在本实施例中，第四磁轨道34的宽度是10nm，第四磁轨道34与第三磁轨道33在同一条直线上，输出端40关于第四磁轨道34呈轴对称分布。输出端40的长度是145nm，宽度是100nm，第一输入端10和第二输入端20与输出端40的尺寸相同，与门的总长度是600nm，总宽度是220nm。在其他实施例中，输出端40的尺寸可与第一输入端10和第二输入端20的尺寸不同，与门的总长度也可以根据实际需要进行调整。

来自第三磁轨道33的新的磁畴壁对通过第四磁轨道34后还原成新的磁性斯格明子进入输出端40。

磁性斯格明子与磁畴壁对可逆的转化是基于磁性斯格明子的与门实现的基础。由于不同的材料中磁性斯格明子的尺寸或有所不同。所以各个磁轨道的尺寸的范围需根据具体的材料来确定，但窄的磁轨道宽度都必须要小于磁性斯格明子的直径。

基于磁性斯格明子的与门的工作原理如下：

假设第一输入端10中有一个磁性斯格明子则用逻辑“1”表示，没有则用“0”表示；第二输入端20中有一个磁性斯格明子则用逻辑“1”表示，没有则用“0”表示；输出端40中有一个磁性斯格明子则用逻辑“1”表示，没有则用“0”表示。磁性斯格明子的与门的逻辑运算有以下几种情况：

1+0＝0：第一输入端10有一个磁性斯格明子，而第二输入端20没有磁性斯格明子，在自旋极化电流的驱动下，磁性斯格明子在中间狭窄的Y型磁轨道30中变成磁畴壁对后，没有还原成磁性斯格明子进入输出端40，最后在输出端40没有得到磁性斯格明子，即1+0＝0；

0+1＝0：第一输入端10没有磁性斯格明子，而第二输入端20有一个磁性斯格明子，在自旋极化电流的驱动下，磁性斯格明子在中间狭窄的Y型磁轨道30中变成磁畴壁对后，没有还原成磁性斯格明子进入输出端40，最后在输出端40没有得到磁性斯格明子，即0+1＝0；

1+1＝1：第一输入端10和第二输入端20都有一个磁性斯格明子，在自旋极化电流的驱动下，磁性斯格明子在中间狭窄的Y型磁轨道30中结合形成新的磁畴壁对后又还原成新的磁性斯格明子进入输出端40，最后在输出端40仅得到一个新的磁性斯格明子，即1+1＝1；

0+0＝0：第一输入端10和第二输入端20都没有磁性斯格明子，在自旋极化电流的驱动下，在中间狭窄的Y型磁轨道30也不会形成磁畴壁对，最后在输出端40就不会得到磁性斯格明子，即0+0＝0。

上述磁性斯格明子的与门，可以实现完整的逻辑与运算，包括磁纳米轨道，磁纳米轨道包括相互接触连接的磁性层和强自旋轨道耦合层50，磁性层包括第一输入端10，第二输入端20，Y型磁轨道30以及输出端40，Y型磁轨道30包括第一磁轨道31、第二磁轨道32、第三磁轨道33和第四磁轨道34。在自旋极化电流的驱动下，磁性斯格明子能够从第一输入端10进入第一磁轨道31后变成磁畴壁对和/或从第二输入端20进入第二磁轨道32后变成磁畴壁对，磁畴壁对通过第三磁轨道33和第四磁轨道34后，还原成新的磁性斯格明子进入输出端40。Y型磁轨道的第一磁轨道31、第二磁轨道32和第四磁轨道34的磁轨道宽度小于所述磁性斯格明子的直径，第三磁轨道33的磁轨道宽度大于所述磁性斯格明子的直径，长度可随实际需要进行调整。

在另一实施例中，基于磁性斯格明子的与门还包括通电装置，通电装置一端与第一输入端和第二输入端都相连，另一端与输出端相连，通电装置用于加载自旋极化电流，以使磁性斯格明子在自旋极化电流的驱动下沿着磁纳米轨道定向运动。在一个实施例中，通电装置是电极，在其它实施例中，通电装置也可以是任何可以产生自旋极化电流的装置，例如利用Pd等具有强自旋极化能带结构的金属，加载普通电流后，就可产生自旋极化电流。

图2是一实施例中基于磁性斯格明子的与门的控制方法的流程图。

在本实施例中，基于磁性斯格明子的与门包括磁纳米轨道，磁纳米轨道的结构由两层组成，从上到下包括相互接触连接的磁性层和强自旋轨道耦合层。磁性层包括第一输入端，第二输入端，Y型磁轨道以及输出端，Y型磁轨道包括第一磁轨道、第二磁轨道、第三磁轨道和第四磁轨道。该实施例对应与门的1+1＝1的情况，包括以下步骤：

S100，驱动磁性斯格明子从第一输入端进入第一磁轨道和磁性斯格明子从第二输入端进入第二磁轨道；磁性斯格明子在第一磁轨道变成第一磁畴壁对，在第二磁轨道变成第二磁畴壁对。

在自旋极化电流的驱动下，同一时间，磁性斯格明子从第一输入端进入第一磁轨道，磁性斯格明子从第二输入端进入第二磁轨道，磁性斯格明子进入第一磁轨道后会在第一磁轨道中变成第一磁畴壁对，磁性斯格明子进入第二磁轨道后会在第二磁轨道中变成第二磁畴壁对。

S200，持续驱动第一磁畴壁对和第二磁畴壁对进入第三磁轨道。

在自旋极化电流的驱动下，来自第一磁轨道的第一磁畴壁对和来自第二磁轨道的第二磁畴壁会直接进入第三磁轨道，执行步骤S300。

S300，持续驱动由第一磁畴壁对和第二磁畴壁对一起通过第三磁轨道形成新的磁畴壁对进入第四磁轨道。

来自第一磁轨道的第一磁畴壁对和来自第二磁轨道的第二磁畴壁对同时进入第三磁轨道后，在自旋极化电流的驱动下，会在第三磁轨道里面结合形成新的磁畴壁对，该新的磁畴壁对再通过第三磁轨道后进入第四磁轨道。

S400，新的磁畴壁对通过第四磁轨道后还原成新的磁性斯格明子进入输出端。

新的磁畴壁对通过第四磁轨道后会直接进入输出端，并在输出端形成新的磁性斯格明子。

图3是另一实施例中基于磁性斯格明子的与门的控制方法的流程图。

在本实施例中，基于磁性斯格明子的与门包括磁纳米轨道，磁纳米轨道的结构由两层组成，从上到下包括相互接触连接的磁性层和强自旋轨道耦合层。磁性层包括第一输入端，第二输入端，Y型磁轨道以及输出端，Y型磁轨道包括第一磁轨道、第二磁轨道、第三磁轨道和第四磁轨道。该实施例对应与门1+0＝0或0+1＝0的情况，包括以下步骤：

S110，驱动磁性斯格明子从第一输入端进入第一磁轨道或磁性斯格明子从第二输入端进入第二磁轨道；磁性斯格明子在第一磁轨道变成第一磁畴壁对，在第二磁轨道变成第二磁畴壁对。

在自旋极化电流的驱动下，磁性斯格明子从第一输入端进入第一磁轨道或磁性斯格明子从第二输入端进入第二磁轨道，磁性斯格明子进入第一磁轨道后会在第一磁轨道中变成第一磁畴壁对，磁性斯格明子进入第二磁轨道后会在第二磁轨道中变成第二磁畴壁对。

S210，持续驱动第一磁畴壁对或第二磁畴壁对进入第三磁轨道。

在自旋极化电流的驱动下，来自第一磁轨道的第一磁畴壁对或来自第二磁轨道的第二磁畴壁会直接进入第三磁轨道，执行步骤S310。

S310，持续驱动第一磁畴壁对或第二磁畴壁对通过第三磁轨道，第一磁畴壁对或第二磁畴壁对在第三磁轨道末端消失。

在自旋极化电流的驱动下，来自第一磁轨道的第一磁畴壁对或来自第二磁轨道的第二磁畴壁对会沿着第三磁轨道运动，运动到第三磁轨道末端时，第一磁畴壁对或第二磁畴壁对就会消失，因此第一磁畴壁对或第二磁畴壁对不会进入第四磁轨道，也就不能在输出端形成磁性斯格明子。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于磁性斯格明子的与门，包括磁纳米轨道，所述磁纳米轨道包括相互接触连接的磁性层和强自旋轨道耦合层，其特征在于，所述磁性层包括第一输入端，第二输入端，Y型磁轨道以及输出端，所述Y型磁轨道包括：

第一磁轨道，一端与所述第一输入端相连，另一端与第二磁轨道和第三磁轨道相连；

第二磁轨道，一端与所述第二输入端相连，另一端与所述第一磁轨道和所述第三磁轨道相连，并与所述第一磁轨道形成夹角；

第三磁轨道，一端连接所述第一磁轨道和所述第二磁轨道，另一端连接所述第四磁轨道；

第四磁轨道，一端连接所述第三磁轨道，另一端连接所述输出端；

所述Y型磁轨道的第一磁轨道、第二磁轨道和第四磁轨道的磁轨道宽度小于磁性斯格明子的直径，所述第三磁轨道的磁轨道宽度大于所述磁性斯格明子的直径，所述磁性斯格明子能够从所述第一输入端和所述第二输入端进入所述Y型磁轨道后变成磁畴壁对，所述磁畴壁对通过所述Y型磁轨道后还原成新的磁性斯格明子进入所述输出端；所述磁性斯格明子能够从所述第一输入端或所述第二输入端进入所述Y型磁轨道后变成磁畴壁对，所述磁畴壁对通过所述Y型磁轨道后没有磁性斯格明子进入所述输出端。

2.根据权利要求1所述的基于磁性斯格明子的与门，其特征在于，所述与门还包括通电装置，所述通电装置一端同时连接所述第一输入端和所述第二输入端，另一端与所述输出端相连，所述通电装置用于加载自旋极化电流，以使所述磁性斯格明子在所述自旋极化电流的驱动下沿着所述磁纳米轨道定向运动。

3.根据权利要求2所述的基于磁性斯格明子的与门，其特征在于，所述通电装置是电极。

4.根据权利要求1所述的基于磁性斯格明子的与门，其特征在于，所述第一输入端和所述第二输入端关于所述第三磁轨道呈轴对称分布。

5.根据权利要求1或4所述的基于磁性斯格明子的与门，其特征在于，所述第一磁轨道和所述第二磁轨道关于所述第三磁轨道呈轴对称分布，所述第一磁轨道和所述第二磁轨道间的夹角范围是[37°，90°]。

6.根据权利要求5所述的基于磁性斯格明子的与门，其特征在于，所述与门的总长度是600(1±10％)nm，总宽度是220(1±10％)nm，其中所述第一输入端、所述第二输入端以及所述输出端尺寸相同，长度是145(1±10％)nm，宽度是100(1±10％)nm。

7.根据权利要求1所述的基于磁性斯格明子的与门，其特征在于，所述磁性层是铁磁性材料纳米薄膜，所述强自旋轨道耦合层是金属铱纳米薄膜。

8.根据权利要求6或7所述的基于磁性斯格明子的与门，其特征在于，所述第一磁轨道和所述第二磁轨道的宽度为18(1±10％)nm，所述第三磁轨道的宽度为40(1±10％)nm，所述第四磁轨道的宽度为10(1±10％)nm，所述第二磁轨道和所述第一磁轨道间的夹角是53°。

9.根据权利要求1所述的基于磁性斯格明子的与门，其特征在于，所述第一磁轨道与所述第一输入端的夹角(β)是45°。

10.一种权利要求1-8中任一项所述的基于磁性斯格明子的与门的控制方法，其特征在于，包括：

驱动磁性斯格明子从所述第一输入端进入所述第一磁轨道和/或磁性斯格明子从所述第二输入端进入所述第二磁轨道；磁性斯格明子在所述第一磁轨道变成第一磁畴壁对，在所述第二磁轨道变成第二磁畴壁对；

持续驱动所述第一磁畴壁对和/或第二磁畴壁对进入所述第三磁轨道；

持续驱动所述第一磁畴壁对或所述第二磁畴壁对通过所述第三磁轨道，所述第一磁畴壁对或所述第二磁畴壁对在所述第三磁轨道末端消失；或者驱动由所述第一磁畴壁对和所述第二磁畴壁对一起通过所述第三磁轨道形成新的磁畴壁对进入所述第四磁轨道；

所述新的磁畴壁对通过所述第四磁轨道后还原成新的磁性斯格明子进入所述输出端。