TWI610473B - 具可調強度之耦合自旋霍爾奈米震盪器 - Google Patents

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喬治 布瑞恩諾夫
狄米崔 尼可諾夫
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Abstract

所描述的是一種震盪設備，其包含：一互連，具自旋-耦合材料(例如，自旋霍爾效應(SHE)材料)；及一磁性堆疊，具有兩個磁性層，使得磁性層之其中一者係耦接至互連，其中兩個磁性層之各者具有各別磁化方向以使磁性堆疊震盪。

Description

具可調強度之耦合自旋霍爾奈米震盪器
本發明係關於一種具可調強度之耦合自旋霍爾奈米震盪器。
具有高信號品質(信號雜訊比)的晶片上嵌入式震盪器(或共振器)能啟動用於計算和通訊的節能建構方塊。然而，用於晶片上嵌入式震盪器之現有的解決方法受到大佔用面積、及/或高操作功率的影響。這些問題可能限制或顯著地約束用於處理器(例如，無線SoC(系統晶片))的設計空間。
自旋力矩震盪器(STO)對嵌入式奈米級震盪器提供一種可行的解決方法。參考第1圖來說明STO之一個實例。第1圖繪示STO 100，其係由夾在非磁性層(例如，Cu)之間的固定和自由鐵磁物質(例如，Co)組成，如圖所示。固定和自由磁鐵與非磁性層共同形成磁性接面。若在鐵磁層之間的非磁性層是隧道介電質，則層堆疊被稱為磁性隧道接面(MTJ)。當跨STO 100的上和 下非磁性層施加電壓VE時，電流「I」流過STO 100。在本實例中，施加外部磁場偏壓「B」以使STO 100震盪。然而，STO 100係有限的。
例如，STO 100由於隧道接面為基的MTJ之較大偏壓電流(例如，大於100μA)和電壓VE(例如，大於0.7V)要求而具有高操作功率。STO 100也由於在MTJ中的高隧道電流而受到可靠性問題。STO 100使用外部磁性偏壓「B」以作為自持震盪器。此外部磁性偏壓「B」是一額外成本且可能在處理器上的信號中引入雜訊。STO 100也缺乏在個別震盪元件之間的有效耦合機制。
100‧‧‧STO
200‧‧‧SHO
201‧‧‧磁性堆疊
202‧‧‧SHE互連
203a‧‧‧非磁性金屬
203b‧‧‧非磁性金屬
220‧‧‧SHO
230‧‧‧俯視圖
300‧‧‧圖
320‧‧‧三維圖
330‧‧‧MTJ
400‧‧‧圖
500‧‧‧SHO
501a‧‧‧磁性堆疊
501b‧‧‧磁性堆疊
502a‧‧‧SHE互連
502b‧‧‧SHE互連
503a‧‧‧耦合電路
503b‧‧‧耦合電路
600‧‧‧SHO
601a‧‧‧磁性堆疊
601b‧‧‧磁性堆疊
602a‧‧‧SHE互連
602b‧‧‧SHE互連
603‧‧‧耦合電路
620‧‧‧SHO
700‧‧‧電路模型
720‧‧‧電路模型
701a‧‧‧磁性堆疊
701b‧‧‧磁性堆疊
703‧‧‧耦合電路
723‧‧‧耦合電路
800‧‧‧圖
820‧‧‧圖
1600‧‧‧計算裝置
1610‧‧‧處理器
1620‧‧‧音頻子系統
1630‧‧‧顯示子系統
1632‧‧‧顯示介面
1640‧‧‧I/O控制器
1650‧‧‧電源管理
1660‧‧‧記憶體子系統
1670‧‧‧連接
1672‧‧‧蜂巢式連接
1674‧‧‧無線連接
1680‧‧‧周邊連線
1690‧‧‧處理器
將從下面提出的詳細說明及從本揭露之各種實施例的附圖來更充分地了解本揭露之實施例，然而，其不應被用來將本揭露限於特定實施例，而僅用於說明和了解。
第1圖繪示使用外部磁性偏壓以震盪的自旋力矩震盪器(STO)。
第2A圖繪示根據本揭露之一實施例之具有磁性堆疊的自持自旋霍爾震盪器(SHO)。
第2B圖繪示根據本揭露之一實施例之具有磁性隧道接面(MTJ)裝置的SHO。
第2C圖繪示第2B圖之實施例的俯視圖。
第3A圖繪示根據一實施例之顯示作為用於 SHO的時間之函數之在x、y、和z平面上的自旋投影之圖。
第3B圖繪示顯示在平行於具從穩定狀態偏差的x-y平面之平面上的SHO之震盪的三維圖。
第3C圖繪示根據本揭露之一實施例之具有用以引起震盪之磁化的MTJ之部分。
第4圖繪示根據一實施例之顯示作為跨SHO的所施加電壓之函數的SHO之震盪頻率的調整之圖。
第5圖繪示根據本揭露之一實施例之具有複數個耦合SHO的SHO。
第6A圖繪示根據本揭露之一實施例之具有複數個具非磁性互連之耦合SHO作為耦合電路的SHO。
第6B圖繪示根據本揭露之另一實施例之具有複數個具非磁性互連之耦合SHO作為耦合電路的SHO。
第7A-B圖繪示根據本揭露之一實施例之兩個耦合SHO的電路模型。
第8A圖繪示根據本揭露之一實施例之顯示相對於跨堆疊記憶體之所施加電壓的SHO之頻率模擬的圖。
第8B圖繪示根據本揭露之一實施例之顯示相對於由耦合電路所提供之耦合控制的SHO之注入鎖定的圖。
第9圖係根據本揭露之一實施例之具有SHO的智慧型裝置或電腦系統或SoC(系統晶片)。
【發明內容及實施方式】
一些實施例描述了一種電阻裝置(例如，磁性接面裝置)，其係一種三端自持自旋霍爾震盪器(SHO)，其經由從頂部電極和底部電極注入自旋電流而操作以在電阻裝置的自由磁性層中產生磁性震盪。
在一實施例中，來自自旋霍爾效應(SHE)材料(在此也被稱為SHE電極或互連)的自旋霍爾電流(ISH-control)與自由磁性層相互作用以產生自持震盪/激發用於震盪。在一實施例中，第二隧道激發電流(Isense/control)與垂直極化的自由磁性層相互作用以產生/確保自持震盪。在一實施例中，通過磁性接面的路徑提供在震盪頻率下產生AC電流的感測路徑。在一實施例中，通過SHO之SHE互連的路徑提供用以耦接其他SHO用於耦接震盪之狀態的路徑。
有許多實施例的技術效果。例如，SHO獨立於外部磁性偏壓而操作。根據一實施例，這允許SHO被整合至晶片中而無需具有外場施加電路。在一實施例中，SHO的耦合電路提供充電為基的耦合，其允許能例如被過濾、放大、或切換為OFF的可調耦合。一些實施例的SHO使用SHE，其允許比任何已知STO更高效率耦合的網。將從這裡描述的各種實施例顯而易見其他技術效果。
一些實施例的SHO能用於低功率和小面積的數位時脈來源或RF(無線電頻率)來源。相較於LC(電 感器-電容器)震盪器，在一些實施例中，SHO不需要任何電感器用於產生震盪信號。相較於傳統CMOS為基的震盪器，在一些實施例中，SHO未使用任何電壓或電壓偏壓電路(例如，能隙電路)用於產生震盪信號。相較於CMOS為基的的震盪器，SHO的一些實施例使用較少電晶體或未使用任何電晶體。SHO的實施例能用以致能使用自旋裝置的超小型RF(無線電頻率)電路。SHO的實施例能用以提供用於手持和低功率裝置(例如，平板電腦、智慧型手機等)之晶片上的自然時脈來源。SHO的實施例也能致能用於非布林邏輯應用以及信號處理應用的耦合震盪器之形成。
在下面的說明中，討論了許多細節以提供對本揭露之實施例的更全面性說明。然而，本領域之技藝者將清楚明白無需這些具體細節便可能實現本揭露之實施例。在其他情況下，以方塊圖形式(而不是詳細地)來顯示熟知結構和裝置以免模糊本揭露之實施例。
請注意在實施例之對應圖中，以線來表示信號。有些線可能較粗以指示更多構成信號路徑、及/或在一或更多端上具有箭頭以指示主要資訊流方向。這樣的指示不打算為限制的。反而，結合一或更多示範實施例來使用線以有助於更容易了解電路或邏輯單元。如設計需要或偏好所指定之任何表示信號實際上可能包含可能在任一方向上傳送且可能以任何適當類型之信號架構來實作的一或更多信號。
在整篇說明書中，及在申請專利範圍中，「連接」之詞係表示被連接之事物之間的直接電連接而沒有任何中間裝置。「耦接」之詞係表示被連接之事物之間的直接電連接或透過一或更多被動或主動中間裝置的間接連接。「電路」之詞係表示配置以彼此合作來提供期望功能的一或更多被動及/或主動元件。「信號」之詞係表示至少一個電流信號、電壓信號或資料/時脈信號。「一」、「一個」、和「該」之含義包括複數個引用。「中」之含義包括「中」和「上」。
「縮放」之詞通常係指將設計(示意圖和佈置)從一個程序技術轉換成另一程序技術且隨後在佈局面積中縮小。「縮放」之詞通常也指縮小相同技術節點內的佈置和裝置。「縮放」之詞可能也指相對於另一參數(例如，電源位準)來調整(例如，減慢或加速-即分別是按比例縮小、或按比例增加)信號頻率。「實質上」、「接近」、「近似」、「附近」、及「大約」之詞通常係指在目標值的+/- 20%內。
除非另有指明，否則使用「第一」、「第二」、和「第三」等的序數形容詞來說明一般物件，僅表示正參考類似物件的不同實例，且不打算意味著必須以特定序列(時間上、或空間上)、分級或以任何其他方式來如此說明物件。
為了實施例之目的，電晶體是金屬氧化物半導體(MOS)電晶體，其包括汲極、源極、閘極、和塊體 端。電晶體也包括三閘極和FinFet電晶體、閘極環繞式圓柱形電晶體或實作電晶體功能的其他裝置，如碳奈米管或自旋裝置。源極和汲極端可能是相同端且本文中可互換使用。電晶體可以是穿隧式FET(TFET)，其具有不對稱源極和汲極端。本領域之那些技藝者將了解在不脫離本揭露之範圍內可能使用其他電晶體，例如，雙極接面電晶體-BJT PNP/NPN、BiCMOS、CMOS、eFET等。「MN」之術語表示n型電晶體(例如，NMOS、NPN BJT等)且「MP」之術語表示p型電晶體(例如，PMOS、PNP BJT等)。
第2A圖繪示根據本揭露之一實施例之具有磁性堆疊的自持SHO 200。在一實施例中，SHO 200包含磁性堆疊201，耦接至以自旋耦合材料(例如，SHE材料)所形成的互連202。在一實施例中，沿著SHE互連202之水平方向的一或兩端係由非磁性金屬203a/b形成。在一實施例中，磁性堆疊201包含MTJ，其係藉由堆疊具有隧道介電質之鐵磁層與另一鐵磁層來形成。在一實施例中，磁性堆疊201包含自旋閥，其係藉由堆疊具有非磁性金屬之鐵磁層與另一鐵磁層來形成。在其他實施例中，可能使用其他磁性堆疊，其能耦接至由SHE材料或其他自旋耦合材料形成的互連202。這裡的實施例係針對為SHE材料互連的互連202來說明。然而，實施例也能使用以其他自旋耦合材料所形成的互連。
在一實施例中，SHE互連202係一金屬互連， 其顯示SHE特性。在一實施例中，SHE互連202係專用於磁性堆疊201，即，它不與其他磁性堆疊共享。SHE互連能連接至具有傳統導體(如銅Cu)的其他SHE互連。在一實施例中，SHE互連202係由摻有如銥、鉍的元素及在週期表中可能顯示高自旋軌道耦合的3d、4d、5d和4f、5f週期族之任一元素的β-鉭(β-Ta)、Ta、β-鎢(β-W)、W、Pt、銅(Cu)製成。在一實施例中，非磁性金屬203a/b係由下列之一或更多者形成：Cu、Co、α-Ta、Al、CuSi、或NiSi。
在一實施例中，當跨SHO 200施加電壓時(例如，藉由電壓源)，電流IExcite流過磁性堆疊201使震盪電流IOSC流過SHE互連202。參考第3A-C圖來說明震盪之實例。
第2B圖繪示根據本揭露之一實施例之具有MTJ的SHO 220。指出具有與任何其他圖的元件相同之標號(或名稱)的第2B圖之那些元件能以類似於所述方式的任何方式來操作或運作，但並不限於此。
在本實施例中，磁性堆疊201包含MTJ。廣泛的材料組合能用於MTJ裝置的材料堆疊。在本實施例中，材料堆疊包括：CoxFeyBz、MgO、CoxFeyBz、Ru、CoxFeyBz、IrMn、Ru、Ta、和Ru，其中「x」、「y」、和「z」是整數。在其他實施例中，可能使用其他材料以形成MTJ裝置，其包括夾在非磁性介電質(例如，MgO)之間的固定磁性層和自由磁性層。
在一實施例中，MTJ堆疊包含自由磁性層、MgO隧道氧化物、固定磁性層，其係被稱為合成抗鐵磁鐵(SAF)為基的CoFe/Ru/CoFe層、與反鐵磁鐵(AFM)之組合。SAF層具有在兩個CoFe層中的磁化相反，且允許消除在自由磁性層周圍的偶極場，使得雜散偶極場將不控制自由磁性層的特性。廣泛的材料組合能用於材料堆疊。
在一實施例中，固定磁性層的磁化方向係垂直於自由磁性層的磁化方向(即，自由和固定磁性層的磁化方向並非平行的，反而它們是正交的)。例如，自由磁性層的磁化方向係同平面的，而固定磁性層的磁化方向係垂直於同平面的。在一實施例中，固定磁性層的磁化方向係同平面的，而自由磁性層的磁化方向係垂直於同平面的。
在一實施例中，固定磁性層的厚度判定其磁化方向。例如，當固定磁性層的厚度高於某個臨界值時(取決於磁鐵的材料，例如，約用於CoFe的1.5nm)，接著固定磁性層顯示為同平面的磁化方向。同樣地，當固定磁性層的厚度低於某個臨界值時(取決於磁鐵的材料)，接著固定磁性層顯示垂直於磁性層之平面的磁化方向。在一實施例中，自由磁性層的厚度也以與在固定層中相同的方式來判定其磁化方向。其他因素可能也判定磁化方向。例如，如表面各向異性的因素(取決於鐵磁層的相鄰層或多層組合)及/或結晶各向異性(取決於應力和如FCC、BCC、或L-10類型之晶體的晶格結構修改，其中L10係 顯示垂直磁化之晶體種類的類型)也能判定磁化方向。第2C圖繪示第2B圖之實施例的俯視圖230。
第3A圖繪示根據一實施例之顯示作為用於SHO的時間之函數之在x、y、和z平面上的自旋投影之圖300。指出具有與任何其他圖的元件相同之標號(或名稱)的第3A圖之那些元件能以類似於所述方式的任何方式來操作或運作，但並不限於此。
在圖300中，水平軸係以奈秒(ns)為單位的時間且垂直軸顯示在與總磁化法線化之x、y、和z軸上的第3C圖之MTJ 330之自旋投影的模擬波形。第3C圖繪示MTJ裝置之部分330，其中自由磁性層的磁化方向係同平面的(顯示指向右側)，而固定磁性層的磁化方向係垂直的(顯示指向上側)。
回去參考第2B圖，在SHE互連202中進行的電流IOSC之大致矩形的脈衝形狀沿著z軸(垂直於平面)產生自旋電流且極化係沿著mx軸。此電流的自旋力矩負責在圖300(即，實線)和my軸(即，虛線)中的自旋投影之震盪，其中「m」指示為任意單位的自旋投影。在此，在z軸上的自旋投影(即，mz)不震盪(即，實質上為水平的實線)。圖300繪示實施例之SHO能產生高振幅震盪而沒有外部磁性偏壓。
第3B圖繪示顯示自旋演化軌跡的三維圖320，即，在三個軸上的SHO之自旋投影的三維圖。指出具有與任何其他圖的元件相同之標號(或名稱)的第3B 圖之那些元件能以類似於所述方式的任何方式來操作或運作，但並不限於此。在本實例中，在x和y方向上的實體自旋投影震盪(其對應於第3A圖之震盪)，而在z軸上的實體自旋投影保持實質上不變的。
第4圖繪示根據一實施例之顯示作為跨SHO的所施加電壓之函數的SHO之震盪頻率的調整之圖400。指出具有與任何其他圖的元件相同之標號(或名稱)的第4圖之那些元件能以類似於所述方式的任何方式來操作或運作，但並不限於此。
在此，水平軸是以GHz為單位的頻率且垂直軸是振幅頻譜密度(v/sqrt(Hz))。圖400繪示相位雜訊如何判定輸出功率的頻譜寬度(如由頻率密度的振幅所指示)。在一實施例中，磁鐵愈熱穩定，在震盪信號中的相位雜訊就愈小。磁鐵的熱穩定性隨增加的體積或隨奈米磁鐵之增加的磁各向異性而增加。如關於第2A-B圖所述，當施加跨SHO 200/220的電壓VE時，SHO 200/220開始在SHE互連202中產生震盪信號。在一實施例中，能藉由調整VE來調整震盪信號的震盪頻率。當跨SHO 200/220施加VE時，產生了IExcite，其使自由磁鐵處理且接著產生信號IOSC。
在本實例中，考慮了用於VE的三個電壓準位-為0.4V的401、為0.6V的402、及為0.8V的403。用於三個所施加電壓(401、402、及403)之各者的震盪頻率係不同的，其指示用以微調震盪信號之震盪頻率的機制。 在本實例中，當VE從401變為403時，STO震盪頻率調諧範圍是20GHz。
第5圖繪示根據本揭露之一實施例之由複數個耦合SHO形成的SHO 500。指出具有與任何其他圖的元件相同之標號(或名稱)的第5圖之那些元件能以類似於所述方式的任何方式來操作或運作，但並不限於此。儘管實施例顯示兩個耦合SHO，但能在一維或二維中耦接任何數量SHO的以產生多個震盪信號。
在一實施例中，SHO 500包含第一震盪器，其包括磁性堆疊501a(與磁性堆疊201一樣)和SHE互連502a(與SHE互連202一樣)。在本實施例中，SHO 500更包括第二震盪器，它包括其自己的磁性堆疊501b(與磁性堆疊201一樣)和SHE互連502b(與SHE互連202一樣)。在一實施例中，第一和第二震盪器係藉由耦合電路503a來耦接在一起。
在一實施例中，耦合電路503a耦接第一和第二震盪器的非磁性金屬部分，如圖所示。在一實施例中，額外的耦合電路503b係用以將第二震盪器與另一震盪器(未示出)耦接。在上述一實施例中，一連串震盪器能藉由各別耦合電路來耦接在一起以形成耦合SHO。參考第8B圖來說明SHO 500之示範操作。
回去參考第5圖，在一實施例中，每個震盪器(例如，第一或第二震盪器)係一種三端自持震盪器，其藉由從磁性堆疊的頂部電極和橫向底部電極(即，SHE互 連)注入電荷電流來操作。在一實施例中，由耦合電路503a和503b所提供的耦合係雙向耦合。能如下地了解耦合的雙向性。在磁性之間的耦合經由注入與在震盪器之間流動之電荷電流成比例的自旋電流而發生。在耦合電路中流動的電荷電流係藉由在節點V1與V2之間的電壓差來設定，如第7A圖所示。V1和V2接著藉由震盪器1和2的實際磁性條件來設定。因此，耦合在震盪器之間係雙向的。返回參考第5圖，在一實施例中，耦合電路503a(及/或503b)包含具有可控制閘極端的電晶體，使得電晶體源極和汲極端係耦接至第一和第二震盪器的SHE互連。
例如，電晶體的源極/汲極端係耦接至非磁性金屬，其也耦接至SHE互連502a，且電晶體的汲極/源極端係耦接至另一非磁性金屬，其也耦接至SHE互連502b。在一實施例中，SHO 500更包含一電壓源，用以控制閘極端的電壓以使在SHE互連502a(在此也被稱為第一互連)上的信號之震盪與在SHE互連502b(在此也被稱為第二互連)上的信號之震盪同步。
在一實施例中，耦合電路503a(及/或503b)係一非磁性互連，耦接第一和第二震盪器。在一實施例中，非磁性互連係由下列之一或更多者形成：Cu、α-Ta、Al、CuSi、或NiSi。在一實施例中，耦合電路503a係由與耦接至SHE互連502a/b之非磁性金屬部分相同的材料形成。在一實施例中，耦合電路503a係由與耦接至 SHE互連502a/b之非磁性金屬部分不同的非磁性材料形成。
在一實施例中，耦合電路503a包含一可變電阻裝置。在一實施例中，耦合電路503a係一信號處理單元，其可操作以放大、削弱、過濾或相移一耦合信號強度，其中耦合信號穿過第一與第二震盪器之間。
第6A圖繪示根據本揭露之一實施例之具有複數個具非磁性互連之耦合SHO作為耦合電路的SHO 600。指出具有與任何其他圖的元件相同之標號(或名稱)的第6A圖之那些元件能以類似於所述方式的任何方式來操作或運作，但並不限於此。
SHO 600之實施例係類似於SHE 500之實施例，除了下面的差異以外。在此，兩個震盪器(第一和第二震盪器)而不是超過兩個耦合電路和震盪器被顯示為具有耦合電路603，其係經由非磁性金屬Cu被耦接至SHE互連602a和602b，如圖所示。在本實施例中，每個磁性堆疊501a和501b係類似於第2B圖之磁性堆疊220。在本實施例中，第一和第二震盪器之自由磁鐵(Free M)的磁化方向係同平面的(如由右指向箭頭所指示)，而第一和第二震盪器之固定磁鐵(Fix M)的磁化方向係垂直的(如由上指向箭頭所指示)。在此，耦合電路602係由Cu形成以將第一和第二震盪器耦接在一起。
在一實施例中，來自SHE互連602a的自旋霍爾電流(IOSC)與第一震盪器的自由磁性層(Free M)相 互作用以產生自持震盪/激發。在一實施例中，第一震盪器的第二隧道激發電流(IExcite1)與垂直極化的固定磁性層相互作用以產生/確保自持震盪。在一實施例中，通過第一震盪器之MTJ的路徑提供在震盪頻率下產生AC電流的感測路徑。在一實施例中，通過第一震盪器之SHE互連602a的耦合電路602提供用以將第一震盪器耦接至第二震盪器的路徑。儘管針對兩個磁性堆疊來說明第6A圖之實施例，但任何數量的磁性堆疊可能被耦合電路使用且耦接在一起。同樣地，在一實施例中，耦合電路603會是任何耦合電路，其中一些者係參考第5圖來說明。
第6B圖繪示根據本揭露之另一實施例之具有複數個具非磁性互連之耦合SHO作為耦合電路的SHO 620。指出具有與任何其他圖的元件相同之標號(或名稱)的第6B圖之那些元件能以類似於所述方式的任何方式來操作或運作，但並不限於此。
說明了第6A圖與第6B圖之間的差異以免模糊第6B圖之實施例。SHO 620係類似於SHO 600，除了第一和第二震盪器之各別MTJ的磁化方向被改變以外。在此，第一和第二震盪器之固定磁鐵(Fix M)的磁化方向係同平面的(如由右指向箭頭所指示)，而第一和第二震盪器之自由磁鐵(Free M)的磁化方向係垂直的(如由上指向箭頭所指示)。在一實施例中，用於所有SHO之自由磁鐵的磁化方向係相同的。在上述一實施例中，用於所有SHO之固定磁鐵的磁化方向也是相同的。
第7A-B圖繪示根據本揭露之一實施例之複數個耦合SHO(例如，第6A圖之第一和第二震盪器)的電路模型700和720。指出具有與任何其他圖的元件相同之標號(或名稱)的第7A-B圖之那些元件能以類似於所述方式的任何方式來操作或運作，但並不限於此。
電路模型700包含用於兩個震盪器(即，第一震盪器和第二震盪器)的模型。在此，每個震盪器具有各別磁性堆疊701a和701b，其在一端被耦接至電源節點Vsupply且在其各別另一端分別被耦接至節點V1和V2。在一實施例中，第一和第二震盪器係由耦合電路703在節點V1和V2耦接在一起，其被模型化為可變電阻器。藉由改變可變電阻器的電阻，能調整耦合係數以同步位於節點V1和V2之震盪信號的震盪頻率。在一實施例中，節點V1和V2進一步由導電元件被耦接至第三共同終端(例如，接地)，其分別與磁性堆疊701a和701b串聯耦合。
電路模型720係類似於電路模型700，除了磁性堆疊701a和701b係由電導所取代以外。例如，磁性堆疊701a被替換成在電源節點Vsupply與節點V1之間的電導(GFM3(m3)和GFM0(mSTO1)之串聯組合。同樣地，磁性堆疊701b被替換成在電源節點Vsupply與節點V2之間的電導(GFM3(m3)和GFM0(mSTO2)之串聯組合。模型700和720的自旋等效電路包含由在磁性堆疊701a和701b中的磁鐵之目前條件所控制的張量自旋傳導矩陣。在此，耦合電路723被模型化為具有閘極端的電晶體，用 以調整電晶體的電阻。
根據一實施例，SHO 600的功能係使用多物理模擬來模擬，其將奈米磁鐵視為單一自旋投影且使用自旋電路理論以計算純量電壓和向量自旋電壓。第一和第二震盪器的固定和自由磁鐵係由Landau-Lifshitz-Gilbert等式來說明：
Figure TWI610473BD00001
在此，Is1和Is2係垂直於進入奈米磁鐵的自旋磁化電流之磁化的投影。這些投影係源自於自旋電路分析。源於形狀和材料各向異性的有效磁場Heff、及Gilbert阻尼常數「α」係磁鐵的特性。從傳輸模型700和720獲得自旋電流。在一實施例中，自相容隨機解算裝置係用以說明磁鐵的熱雜訊。
第8A圖繪示根據本揭露之一實施例之顯示相對於跨堆疊記憶體之所施加電壓的SHO之頻率模擬的圖800。指出具有與任何其他圖的元件相同之標號(或名稱)的第8A圖之那些元件能以類似於所述方式的任何方式來操作或運作，但並不限於此。
在此，x軸是電壓(V)且y軸是頻率(GHz)。圖800繪示在沒有外場偏壓下之可調偏壓自由同面STO的自旋電流模擬。電流模型700/720係用以模擬SHO。在此，電流模擬與通過電流之自旋相依傳輸一致地 解決裝置本身之磁性層的磁化動態。圖800顯示遍及廣操作範圍的可調性被實現用於同面SHO，用於同面裝置的標稱處理條件。在此，在從10GH至20GHz的倍頻程中觀察可調範圍，其中所施加偏壓VE從0.4V調諧至0.8V。
第8B圖繪示根據本揭露之一實施例之顯示相對於由耦合電路所提供之耦合控制的SHO之注入鎖定的圖820。指出具有與任何其他圖的元件相同之標號(或名稱)的第8B圖之那些元件能以類似於所述方式的任何方式來操作或運作，但並不限於此。
在此，x軸是以1/Ohm為單位的耦合(即，耦合電路的導電性)且y軸是頻率(GHz)。在這種情況下，藉由將電壓改變為電晶體的閘極端來調整耦合電路723的電阻。在此，以10GHz和12GHz操作的兩個SHO在固定相位差下被調諧至相同的頻率以產生同步震盪器。當至電晶體之閘極的耦合電壓小於0.1V時，兩個SHO具有不同步震盪。在本實例中，當耦合電壓增加時(例如，接近0.5V)，兩個SHO顯示同步震盪。
第9圖係根據本揭露之一實施例之具有SHO的智慧型裝置或電腦系統或SoC(系統晶片)。指出具有與任何其他圖的元件相同之標號(或名稱)的第9圖之那些元件能以類似於所述方式的任何方式來操作或運作，但並不限於此。
第9圖繪示能使用平坦表面介面連接器之行動裝置的實施例之方塊圖。在一實施例中，計算裝置1600 代表行動計算裝置，如計算平板電腦、行動電話或智慧型手機、具有無線功能的電子閱讀器、或其他無線行動裝置。將了解通常顯示出某些元件，且在計算裝置1600中並非顯示出上述裝置的所有元件。
在一實施例中，根據所述之實施例，計算裝置1600包括具有SHO的第一處理器1610。計算裝置1600的其他方塊可能也包括實施例之SHO。本揭露之各種實施例可能也包含1670內的網路介面(如無線介面)，使得系統實施例可能整合至無線裝置(例如，手機或個人數位助理)中。
在一實施例中，處理器1610(及/或處理器1690)能包括一或更多實體裝置，如微處理器、應用程式處理器、微控制器、可編程邏輯裝置、或其他處理工具。由處理器1610進行的處理操作包括執行於其上執行應用程式及/或裝置功能的操作平台或作業系統。處理操作包括與人類使用者或與其他裝置之I/O(輸入/輸出)相關的操作、與電源管理相關的操作、及/或與將計算裝置1600連接至另一裝置相關的操作。處理操作可能也包括與音頻I/O及/或顯示I/O相關的操作。
在一實施例中，計算裝置1600包括音頻子系統1620，其代表關聯於將音頻功能提供至計算裝置的硬體(例如，音頻硬體和音頻電路)和軟體(例如，驅動程式、編解碼器)元件。音頻功能能包括揚聲器及/或耳機輸出、以及麥克風輸入。用於上述功能的裝置能整合至計 算裝置1600中、或連接至計算裝置1600。在一實施例中，使用者藉由提供被處理器1610接收和處理的音頻命令來與計算裝置1600互動。
顯示子系統1630代表對使用者提供視覺及/或觸覺顯示以與計算裝置1600互動的硬體(例如，顯示裝置)和軟體(例如，驅動程式)。顯示子系統1630包括顯示介面1632，其包括用以對使用者提供顯示的特定螢幕或硬體裝置。在一實施例中，顯示介面1632包括與處理器1610分離的邏輯以進行與顯示相關的至少一些處理。在一實施例中，顯示子系統1630包括將輸出和輸入皆提供給使用者的觸控螢幕(或觸控墊)裝置。
I/O控制器1640代表與使用者互動相關的硬體裝置和軟體元件。I/O控制器1640可操作以管理硬體，其為音頻子系統1620及/或顯示子系統1630的一部分。此外，I/O控制器1640繪示用於連接至計算裝置1600之額外裝置的連接點，使用者可能藉其與系統互動。例如，能附接於計算裝置1600的裝置可能包括麥克風裝置、揚聲器或立體聲系統、視頻系統或其他顯示裝置、鍵盤或小鍵盤裝置、或用於與如讀卡機或其他裝置之特定應用一起使用的其他I/O裝置。
如上所述，I/O控制器1640能與音頻子系統1620及/或顯示子系統1630互動。例如，透過麥克風或其他音頻裝置的輸入能對計算裝置1600之一或更多應用或功能提供輸入或命令。此外，能提供音頻輸出來取代顯示 輸出、或除了顯示輸出之外能提供音頻輸出。在另一實例中，若顯示子系統1630包括觸控螢幕，則顯示裝置也當作輸入裝置，其能至少部分地由I/O控制器1640管理。在計算裝置1600上也能有額外的按鈕或開關以提供I/O控制器1640所管理的I/O功能。
在一實施例中，I/O控制器1640管理如加速度計、照相機、光感測器或其他環境感測器的裝置、或能包括在計算裝置1600中的其他硬體。輸入會是直接使用者互動的部分，以及將環境輸入提供至系統以影響其操作(如，過濾雜訊、對亮度偵測調整顯示、對照相機施用閃光燈、或其他特徵)。
在一實施例中，計算裝置1600包括電源管理1650，其管理電池電源使用、電池之充電、及與省電操作相關的特徵。記憶體子系統1660包括用於將資訊儲存於計算裝置1600中的記憶體裝置。記憶體能包括非揮發性(若中斷給記憶體裝置的電力，則狀態不改變)及/或揮發性(若中斷給記憶體裝置的電力，則狀態是不確定的)記憶體裝置。記憶體子系統1660能儲存應用資料、使用者資料、音樂、相片、文件、或其他資料、以及與執行計算裝置1600之應用和功能相關的系統資料(無論長期或暫時)。
實施例之元件也被提供作為用於儲存電腦可執行指令(例如，用以實作本文所論述之任何其他程序的指令)的機器可讀媒體(例如，記憶體1660)。機器可讀 媒體(例如，記憶體1660)可能包括，但不限於快閃記憶體、光碟、CD-ROM、DVD ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁性或光學卡、相變記憶體(PCM)、或其他類型之適用於儲存電子或電腦可執行指令的機器可讀媒體。例如，本揭露之實施例可能被下載為電腦程式(例如，BIOS)，其可能藉由經由通訊連結(例如，數據機或網路連線)的資料信號從遠端電腦(例如，伺服器)傳送至請求電腦(例如，客戶端)。
連接1670包括用以使計算裝置1600能與外部裝置通訊的硬體裝置(例如，無線及/或有線連接器和通訊硬體)和軟體元件(例如，驅動程式、協定堆疊)。計算裝置1600可以是單獨的裝置，如其他計算裝置、無線存取點或基地台、以及如耳機、印表機、或其他裝置的周邊裝置。
連接1670能包括多個不同類型的連接。概括來說，繪示計算裝置1600具有蜂巢式連接1672和無線連接1674。蜂巢式連接1672通常係指無線載波所提供(如經由GSM(行動通訊全球網路)或變化或衍生、CDMA(分碼多工存取)或變化或衍生、TDM(分時多工)或變化或衍生、或其他蜂巢式服務標準所提供)的蜂巢式網路連接。無線連接(或無線介面)1674係指不是蜂巢式的無線連接，且能包括個人區域網路(如藍芽、近場等)、區域網路(如Wi-Fi)、及/或廣域網路(如WiMax)、或其他無線通訊。
周邊連線1680包括用以製造周邊連線的硬體介面和連接器、以及軟體元件(例如，驅動程式、協定堆疊)。將了解計算裝置1600可以是連接至其他計算裝置的周邊裝置(「至」1682)、以及具有連接至它的周邊裝置(「從」1684)兩者。為了如管理(例如，下載及/或上載、改變、同步)計算裝置1600上的內容之目的，計算裝置1600通常具有「對接」連接器來連接至其他計算裝置。此外，對接連接器能使計算裝置1600能連接至某些周邊裝置，其使計算裝置1600能控制輸出至例如視聽或其他系統的內容。
除了專屬對接連接器或其他專屬連接硬體之外，計算裝置1600還能經由共同或標準為基的連接器來製造周邊連線1680。常見類型能包括通用序列匯流排(USB)連接器(其能包括一些不同的硬體介面之任一者)、包括微型顯示埠(MDP)的顯示埠、高解析度多媒體介面(HDMI)、火線、或其他類型。
在本說明書中提到的「一實施例」、「一個實施例」、「一些實施例」、或「其他實施例」意味著結合實施例所述之特定特徵、結構、或特性係包括在至少一些實施例而不一定是所有實施例中。「一實施例」、「一個實施例」、或「一些實施例」的各種出現不一定全指相同的實施例。若本說明書說明「可」、「可能」、或「可以」包括元件、特徵、結構、或特性，則不必包括特定元件、特徵、結構、或特性。若本說明書或申請專利範圍提 到「一」或「一個」元件，則並不意味著只有其中一個元件。若本說明書或申請專利範圍提到「額外」元件，則並不排除有超過一個額外元件。
再者，在一或多實施例中，可能以任何適當方式來結合特定特徵、結構、功能、或特性。例如，第一實施例在關聯於兩個實施例的特定特徵、結構、功能、或特性並非互斥的任何地方可能與第二實施例結合。
儘管已結合其具體實施例來說明本揭露，但依照上述說明，本領域之那些通常技藝者將清楚明白上述實施例的許多替代方案、修改和變化。例如，其他記憶體架構(例如，動態RAM(DRAM))可能使用所論述之實施例。本揭露之實施例打算包含所有這樣的替代方案、修改、和變化以致落在所附之申請專利範圍的廣泛範圍內。
另外，為了簡單說明和討論，且未以免模糊本揭露，連接至積體電路(IC)晶片及其他元件的熟知電源/接地連線可能或可能不會顯示於所呈現的圖內。此外，佈置可能以方塊圖形式來顯示以免模糊本揭露，且亦有鑒於關於上述方塊圖佈置之實作的具體細節會高度依賴於其中將實作本揭露的平台之事實(即，上述具體細節應適宜地在本領域之技藝者的範圍內)。這裡提出了具體細節(例如，電路)來說明本揭露之示範實施例，本領域之技藝者應清楚明白無需這些具體細節、或具有這些具體細節之變化便能實現本揭露。因此，本說明被視為說明性而不是限制性的。
下面的實例關於其他實施例。在一或更多實施例中，可能在任何地方使用實例中的具體細節。也可能針對方法或程序來實作本文所述之設備的所有可選特徵。
例如，提出一種設備，其包含一互連，具自旋-軌道耦合材料；及一磁性堆疊，具有兩個磁性層，使得磁性層之其中一者係耦接至互連，其中兩個磁性層之各者具有各別磁化方向以使磁性堆疊震盪。在一實施例中，磁性堆疊包含一MTJ裝置。在一實施例中，設備更包含一電壓源，用以跨磁性堆疊施加一電壓以使在互連上的一信號震盪。在一實施例中，電壓源可操作以跨磁性堆疊調整電壓以調整信號的震盪頻率。
在一實施例中，互連係耦接至一非磁性金屬部分。在一實施例中，非磁性金屬部分係由下列之一或更多者形成：Cu、Co、α-Ta、Al、CuSi、或NiSi。在一實施例中，自旋-軌道耦合材料係一SHE材料。在一實施例中，SHE材料係由下列之一或更多者形成：W、Ta、Pt、CuIr、具高自旋軌道耦合的4d或5d金屬。在一實施例中，兩個磁性層包括一自由磁性層和一固定磁性層，其中自由磁性層的磁化方向係同平面的，且其中固定磁性層的磁化方向係垂直於自由磁性層的磁化方向。
在一實施例中，兩個磁性層包括一自由磁性層和一固定磁性層，其中固定磁性層的磁化方向係同平面的，且其中自由磁性層的磁化方向係垂直於固定磁性層的磁化方向。在一實施例中，兩個磁性層包括一自由磁性層 和一固定磁性層，且其中固定和自由磁性層的磁化方向係同平面的。
在另一實例中，提出一種系統，其包含：一記憶體；一處理器，耦接至記憶體，處理器包括如上述設備所述之設備；及一無線介面，用於允許處理器與另一裝置通訊地耦接。
在另一實例中，提出一種設備，其包含：一第一震盪器，包括：一第一互連，具SHE材料；及一第一磁性堆疊，具有兩個磁性層，使得其中一個磁性層係耦接至第一互連，其中兩個磁性層之各者具有各別磁化方向以使第一磁性堆疊震盪在第一互連上的信號。在一實施例中，設備更包含一第二震盪器，包括：一第二互連，具SHE材料；及一第二磁性堆疊，具有兩個磁性層，使得其中一個磁性層係耦接至第二互連，其中兩個磁性層之各者具有各別磁化方向以使第二磁性堆疊震盪在第二互連上的信號；及一耦合電路，用以將第一震盪器耦接至第二震盪器。
在一實施例中，耦合電路包含一電晶體，具一可控制閘極端，且其中源極和汲極端分別耦接至第一和第二互連。在一實施例中，設備更包含一電壓源，用以控制閘極端的電壓以使在第一互連上的信號之震盪與在第二互連上的信號之震盪同步。在一實施例中，耦合電路係一非磁性互連，將第一互連耦接至第二互連。
在一實施例中，耦合電路包含一可變電阻裝 置。在一實施例中，第一和第二互連的SHE材料係耦接至一非磁性金屬層。在一實施例中，第一和第二震盪器之各者之第一和第二互連的SHE材料係由下列之一或更多者形成：W、Ta、Pt、CuIr、具高自旋軌道耦合的4d或5d金屬。在一實施例中，耦合電路係一信號處理單元，其可操作以放大、削弱、過濾或相移一耦合信號強度，耦合信號穿過第一與第二震盪器之間。
在另一實例中，提出一種系統，其包含：一記憶體；一處理器，耦接至記憶體，處理器包括如上述設備所述之設備；及一無線介面，用於允許處理器與另一裝置通訊地耦接。
在另一實例中，提出一種設備，其包含：一第一震盪器，包括一第一互連，具自旋-軌道耦合材料，及一第一磁性堆疊，耦接至第一互連；一第二震盪器，包括一第二互連，具自旋-軌道耦合材料，及一第二磁性堆疊，耦接至第二互連；及一耦合電路，用以將第一震盪器耦接至第二震盪器。
在一實施例中，第一磁性堆疊具有自由和固定磁性層，使得自由磁性層係耦接至第一互連，且其中固定磁性層具有垂直於自由磁性層之磁化方向的磁化方向。在一實施例中，第二磁性堆疊具有自由和固定磁性層，使得自由磁性層係耦接至第二互連，且其中固定磁性層具有垂直於自由磁性層之磁化方向的磁化方向。
在一實施例中，第一和第二磁性堆疊具有各別 自由和固定磁性層，使得各別自由磁性層分別耦接至第一和第二互連，且其中各別固定磁性層具有平行於各別自由磁性層之磁化方向的磁化方向。在一實施例中，第一和第二磁性堆疊具有各別自由和固定磁性層，使得各別自由磁性層分別耦接至第一和第二互連，且其中各別固定磁性層具有垂直於各別自由磁性層之磁化方向的磁化方向。在一實施例中，耦合電路係一信號處理單元，其可操作以放大、削弱、過濾或相移一耦合信號強度，耦合信號穿過第一與第二震盪器之間。
在另一實例中，提出一種系統，其包含：一記憶體；一處理器，耦接至記憶體，處理器包括如上述設備所述之設備；及一無線介面，用於允許處理器與另一裝置通訊地耦接。
在另一實例中，提出一種方法，其包含：形成一互連，具自旋-軌道耦合材料；及形成一磁性堆疊，具有兩個磁性層，使得其中一個磁性層係耦接至互連，其中兩個磁性層之各者具有各別磁化方向以使磁性堆疊震盪。在一實施例中，磁性堆疊包含一磁性隧道接面(MTJ)裝置。
在一實施例中，方法更包含跨磁性堆疊施加一電壓以使在互連上的信號震盪。在一實施例中，方法更包含跨磁性堆疊調整電壓以調整信號的震盪頻率。在一實施例中，方法更包含將互連耦接至一非磁性金屬部分。在一實施例中，方法更包含形成非磁性金屬部分，其係由下列 之一或更多者形成：Cu、α-Ta、Al、CuSi、或NiSi。
在一實施例中，自旋-軌道耦合材料係一自旋霍爾效應(SHE)材料。在一實施例中，方法更包含形成SHE材料，其係由下列之一或更多者形成：W、Ta、Pt、CuIr、具高自旋軌道耦合的4d或5d金屬。在一實施例中，兩個磁性層包括一自由磁性層和一固定磁性層，其中方法更包含：形成將為同面之自由磁性層的磁化方向，且形成將垂直於自由磁性層的磁化方向之固定磁性層的磁化方向。
在一實施例中，兩個磁性層包括一自由磁性層和一固定磁性層，其中方法更包含，形成將為同面之固定磁性層的磁化方向；且形成將垂直於固定磁性層的磁化方向之自由磁性層的磁化方向。在一實施例中，兩個磁性層包括一自由磁性層和一固定磁性層，且其中方法更包含：形成將為同面之固定和自由磁性層的磁化方向。
在另一實例中，提出一種設備，其包含：用於形成一互連之工具，互連具自旋-軌道耦合材料；及用於形成一磁性堆疊之工具，磁性堆疊具有兩個磁性層，使得其中一個磁性層係耦接至互連，其中兩個磁性層之各者具有各別磁化方向以使磁性堆疊震盪。在一實施例中，磁性堆疊包含一磁性隧道接面(MTJ)裝置。
在一實施例中，設備更包含用於跨磁性堆疊施加一電壓以使在互連上的信號震盪之工具。在一實施例中，設備更包含跨磁性堆疊調整電壓以調整信號的震盪頻 率之工具。在一實施例中，設備更包含用於將互連耦接至一非磁性金屬部分之工具。在一實施例中，設備更包含用於形成非磁性金屬部分之工具，非磁性金屬部分係由下列之一或更多者形成：Cu、α-Ta、Al、CuSi、或NiSi。
在一實施例中，自旋-軌道耦合材料係一自旋霍爾效應(SHE)材料。在一實施例中，設備更包含用於形成SHE材料之工具，SHE材料係由下列之一或更多者形成：W、Ta、Pt、CuIr、具高自旋軌道耦合的4d或5d金屬。在一實施例中，兩個磁性層包括一自由磁性層和一固定磁性層，其中設備更包含，用於形成將為同面之固定磁性層的磁化方向之工具，及用於形成將垂直於自由磁性層的磁化方向之固定磁性層的磁化方向之工具。
在一實施例中，兩個磁性層包括一自由磁性層和一固定磁性層，其中設備更包含：用於形成將為同面之固定磁性層的磁化方向之工具；及用於形成將垂直於固定磁性層的磁化方向之自由磁性層的磁化方向之工具。在一實施例中，兩個磁性層包括一自由磁性層和一固定磁性層，且其中設備更包含：用於形成將為同面之固定和自由磁性層的磁化方向之工具。
提出了摘要，其將使讀者能確定本技術揭露的本質和要旨。了解所提出的摘要將不用來限制申請專利範圍之範圍或含義。下面的申請專利範圍特此被併入詳細說明中，其中每個申請專利範圍主張其本身作為單獨的實施例。
200‧‧‧SHO
201‧‧‧磁性堆疊
202‧‧‧SHE互連
203a‧‧‧非磁性金屬
203b‧‧‧非磁性金屬

Claims (24)

  1. 一種具自旋霍爾效應震盪器的設備，包含：一互連，具自旋-軌道耦合材料；及一磁性堆疊，具有夾在非磁性介電質之間的兩個磁性層，使得該些磁性層之其中一者係耦接至該互連，其中該兩個磁性層之各者具有互相正交的各別磁化方向以使該磁性堆疊震盪。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該磁性堆疊包含一磁性隧道接面(MTJ)裝置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含一電壓源，用以跨該磁性堆疊施加一電壓以使在該互連上的一信號震盪。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之設備，其中該電壓源可操作以跨該磁性堆疊調整該電壓以調整該信號的震盪頻率。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該互連係耦接至一非磁性金屬部分。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之設備，其中該非磁性金屬部分係由下列之一或更多者形成：Cu、α-Ta、Al、CuSi、或NiSi。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該自旋-軌道耦合材料係一自旋霍爾效應(SHE)材料。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中該SHE材料係由下列之一或更多者形成：W、Ta、Pt、CuIr、具 高自旋軌道耦合的4d或5d金屬。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該兩個磁性層包括一自由磁性層和一固定磁性層，其中該自由磁性層的磁化方向係同平面的，且其中該固定磁性層的磁化方向係垂直於該自由磁性層的磁化方向。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該兩個磁性層包括一自由磁性層和一固定磁性層，其中該固定磁性層的磁化方向係同平面的，且其中該自由磁性層的磁化方向係垂直於該固定磁性層的磁化方向。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該兩個磁性層包括一自由磁性層和一固定磁性層，且其中該固定和自由磁性層的磁化方向係同平面的。
  12. 一種具自旋霍爾效應震盪器的設備，包含：一第一震盪器，包括：一第一互連，具自旋霍爾效應(SHE)材料；及一第一磁性堆疊，具有夾在非磁性介電質之間的兩個磁性層，使得該些磁性層之其中一者係耦接至該第一互連，其中該兩個磁性層之各者具有互相正交的各別磁化方向以使該第一磁性堆疊震盪在該第一互連上的一信號；一第二震盪器，包括：一第二互連，具SHE材料；及一第二磁性堆疊，具有夾在非磁性介電質之間的兩個磁性層，使得該些磁性層之其中一者係耦接至該第二互連，其中該兩個磁性層之各者具有互相正交的各別磁化 方向以使該第二磁性堆疊震盪在該第二互連上的一信號；及一耦合電路，用以將該第一震盪器耦接至該第二震盪器。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之設備，其中該耦合電路包含一電晶體，具一可控制閘極端，且其中源極和汲極端分別耦接至該第一和第二互連。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之設備，更包含一電壓源，用以控制該閘極端的該電壓以使在該第一互連上的信號之震盪與在該第二互連上的信號之震盪同步。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之設備，其中該耦合電路係一非磁性互連，將該第一互連耦接至該第二互連。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之設備，其中該耦合電路包含可變電阻裝置。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之設備，其中該第一和第二互連的該SHE材料係耦接至一非磁性金屬層。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之設備，其中該第一和第二震盪器之各者之該第一和第二互連的該些SHE材料係由下列之一或更多者形成：W、Ta、Pt、CuIr、具高自旋軌道耦合的4d或5d金屬。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之設備，其中該耦合電路係一信號處理單元，其可操作以放大、削弱、過濾或相移一耦合信號強度，該耦合信號穿過該第一與第二震 盪器之間。
  20. 一種具自旋霍爾效應震盪器的系統，包含：一記憶體；一處理器，耦接至該記憶體，該處理器包括如申請專利範圍第1項至第11項所述之任一設備之設備；及一無線介面，用於允許該處理器與另一裝置通訊地耦接。
  21. 一種具自旋霍爾效應震盪器的設備，包含：一第一震盪器，包括一第一互連，具自旋-軌道耦合材料，及一第一磁性堆疊，耦接至該第一互連；一第二震盪器，包括一第二互連，具自旋-軌道耦合材料，及一第二磁性堆疊，耦接至該第二互連；及一耦合電路，用以將該第一震盪器耦接至該第二震盪器，其中該第一和第二磁性堆疊具有各別自由和固定磁性層，使得該些各別自由磁性層分別耦接至該第一和第二互連，其中該些各別固定磁性層具有垂直於該些各別自由磁性層之磁化方向的磁化方向，其中該第一磁性堆疊之自由和固定磁性層係夾在第一非磁性介電質之間，且其中該第二磁性堆疊之自由和固定磁性層係夾在第二非磁性介電質之間。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之設備，其中該第一磁性堆疊具有自由和固定磁性層，使得該自由磁性層係耦接至該第一互連，且其中該固定磁性層具有垂直於該自由磁性層之磁化方向的磁化方向。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之設備，其中該第二磁性堆疊具有自由和固定磁性層，使得該自由磁性層係耦接至該第二互連，且其中該固定磁性層具有垂直於該自由磁性層之磁化方向的磁化方向。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之設備，其中該第一和第二磁性堆疊具有各別自由和固定磁性層，使得該些各別自由磁性層分別耦接至該第一和第二互連，且其中該些各別固定磁性層具有平行於該些各別自由磁性層之磁化方向的磁化方向。
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