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基于Skyrmions的超高密度信息存储和自旋转矩效应振荡器件因其尺寸小(小至几纳米)和驱动电流密度小等优点受到了广泛关注,为此对Skyrmions在磁轨道中磁特性的研究则显得尤为重要。本文利用微磁学模拟方法,对Skyrmions在磁性轨道中的基本磁特性做了研究,并在此基础上结合基于Skyrmions自旋转移矩纳米振荡器的单自由层结构,提出了双自由层模型和可通过电压调控磁各向异性进一步改变Skyrmions进动速率和核直径的器件模型,得到了保证双自由层中Skyrmions同步进动的层间耦合能量密度范围,并给出了Skyrmions在上述两种模型中的进动情况。首先,通过改变Dzyaloshinskii–Moriya作用耦合系数D及各向异性常数K,观察Skyrmions核直径的变化,并通过极化电流垂直注入的方式诱导其成核;接着,在长轨道前端施加面内极化电流来驱动单个Skyrmions及Skyrmions对在长磁轨道中运动,直至轨道末端。仿真结果表明,孤立Skyrmions核直径随着D的增加而增大,随着K的增加而减小,当D为5~6mJ/m2,极化电流密度J为2×1012A·m-2~5×1012A·m-2时Skyrmions的成核效果较好;Skyrmions的运动速率与极化电流密度成正相关关系,Skyrmions与长磁轨道末端及Skyrmions间的最大作用距离分别为25nm和45nm左右;孤立Skyrmions及Skyrmions对均可在圆盘轨道中做圆周运动。其次,本文推导出了双自由层模型的输出功率表达式,表明该结构可以将输出功率提高1倍。接着通过在圆盘中央施加极化电流,分析了两自由层中的Skyrmions在初始位置处于垂直对称和非垂直对称两种情况下的进动情况。结果表明,垂直对称情况下,两层中Skyrmions可以做同步进动;非垂直对称情况下,层间交换耦合作用能量密度大于0.01mJ/m2时,Skyrmions被破坏;该值等于或小于0.01mJ/m2时,可以实现稳定的同步进动,且此时系统能量达到了最低,且其工作周期为13.8ns,进动频率为0.08GHz。最后,在Skyrmions进动轨道区域施加电压,并分析了施加恒定电压信号和方波电压信号两种情况。结果表明,恒定电压信号下,Skyrmions的进动速率和核直径随磁各向异性常数Kuv的增大而减小,反之随之增大;方波电压信号下,进动前期存在2.5ns的停滞期,该时段Skyrmions的核直径增大,无明显进动。进入稳定进动周期后,进动速率和核直径会在调控电压发生改变后2.5ns内调整完毕。