磁性纳米结构的磁动力学研究
发布时间：2021-03-03 03:35
磁性材料作为数据存储领域中的重要载体,与人们的生活密切相关。因此,磁纳米结构中的磁动力学研究是一个非常重要的课题,其中纳米粒子的磁矩翻转以及纳米带中的磁畴壁运动在过去几十年中更是被广泛的研究。本论文从朗道–栗弗席兹–吉尔伯特（Landau-Lifshitz-Gilbert,LLG）方程出发,对多体磁性颗粒系统和畴壁结构进行了磁动力学的研究讨论,其结果于磁性存储的应用有理论指导作用。第一章为绪论,主要介绍了自旋电子学这一热门学科及其在信息存储领域中的应用和发展以及磁性存储器件的几种载体形式。第二章给出了本论文的理论基础,包括铁磁材料中几种重要的能量形式,磁动力学理论,并简洁地描述了几种微磁模拟方法。第三章以后为本论文的主要工作部分,我们研究了通过自旋阀注入的自旋极化电流驱动下,双体斯通纳粒子系统的磁矩同步翻转过程。结果表明,有偶极-偶极相互作用（DDI）时的临界翻转电流（或其密度）可以大大降低。此外,我们还对存在DDI时的双体斯通纳粒子系统的翻转时间进行了数值研究。第四章我们模拟了非同步运动模式下,Co材料中横向磁场驱动多体斯通纳粒子系统的磁矩翻转。讨论了偶极-偶极相互作用对两种典型几何...
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
STT装置示意图：（a）平行构型的STT装置示意图；（b）垂直构型的STT装置示意图
图 1-2 三种不同的 DWs 示意图。每张分图中由上到下分别为：一维示意图、真实材料的示意图和数值模拟的纳米带示意图。箭头方向代表磁矩的方向。（a）Bloch 壁；（b）Néel 壁；（c）头对头壁。由于具有巨大的应用前景，操控磁性材料中 DWs 的运动一直是一个热门的研究问题。如今已发现有多种方式可以用来驱动 DWs，例如静磁场[18-21]、自旋波[22-26自旋转移力矩[27-33]、微波场[34,35]、场脉冲[36]、声波场[37-40]等等。其中磁场动 DWs 被研究的最为广泛，早在上世纪 70 年代，N. L. Schryer 和 L. R. Walker 就经发表了有关均匀磁场驱动 DWs 的文章，并给出了著名的沃克（Walker）解[71]。单畴磁各向异性下，外磁场驱动 180 DWs 运动，当外磁场低于临界场c0H 2παM时( 为吉尔伯特（Gilbert）阻尼系数，0M 为饱和磁矩)，畴壁运动速度与磁场大小正比，并且存在畴壁构型的稳定解；当外场大于临界场时，畴壁发生周期性的进动以此得到的稳定畴壁构型的解析解即为沃克解：
A为交换作用能，kH 为各向异性常数。图1-3 为沃克解示意图，黑色、红色和蓝色的线分别代表xm 、ym 和zm 的空间分布，其中xm 从 1 到-1 连续变化的区域为畴壁，变化范围为畴壁宽度。图 1-3 沃克解示意图。黑色、红色和蓝色的线分别代表xm 、ym 和zm 的空间分布。绿色区域表示为半个畴壁的宽度。1.2.3 斯格明子（Skyrmions）斯格明子的概念最早由英国科学家 Tony Skyrme 在 1962 年提出用来描述核物理中的介子间相互作用[72,73]。它是一种新颖的具有拓扑行为的磁结构,具有粒子特性，在实验上发现其尺寸为纳米量级。如图 1-4，根据系统表面的不对称性和晶体结构的对称性破坏，斯格明子可分为发散状和涡旋状两种存在形式。由于 skyrmions 拥有特殊的自旋排列形式，因此驱动其运动需要的临界电流密度要比驱动传统 DWs 的要低很多，从而它也成为制造高密度、高速度、低能耗磁信息存储器件的理想候选者之一。Skyrmions 和传统 DWs 相比
本文编号：3060517
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
STT装置示意图：（a）平行构型的STT装置示意图；（b）垂直构型的STT装置示意图
图 1-2 三种不同的 DWs 示意图。每张分图中由上到下分别为：一维示意图、真实材料的示意图和数值模拟的纳米带示意图。箭头方向代表磁矩的方向。（a）Bloch 壁；（b）Néel 壁；（c）头对头壁。由于具有巨大的应用前景，操控磁性材料中 DWs 的运动一直是一个热门的研究问题。如今已发现有多种方式可以用来驱动 DWs，例如静磁场[18-21]、自旋波[22-26自旋转移力矩[27-33]、微波场[34,35]、场脉冲[36]、声波场[37-40]等等。其中磁场动 DWs 被研究的最为广泛，早在上世纪 70 年代，N. L. Schryer 和 L. R. Walker 就经发表了有关均匀磁场驱动 DWs 的文章，并给出了著名的沃克（Walker）解[71]。单畴磁各向异性下，外磁场驱动 180 DWs 运动，当外磁场低于临界场c0H 2παM时( 为吉尔伯特（Gilbert）阻尼系数，0M 为饱和磁矩)，畴壁运动速度与磁场大小正比，并且存在畴壁构型的稳定解；当外场大于临界场时，畴壁发生周期性的进动以此得到的稳定畴壁构型的解析解即为沃克解：
A为交换作用能，kH 为各向异性常数。图1-3 为沃克解示意图，黑色、红色和蓝色的线分别代表xm 、ym 和zm 的空间分布，其中xm 从 1 到-1 连续变化的区域为畴壁，变化范围为畴壁宽度。图 1-3 沃克解示意图。黑色、红色和蓝色的线分别代表xm 、ym 和zm 的空间分布。绿色区域表示为半个畴壁的宽度。1.2.3 斯格明子（Skyrmions）斯格明子的概念最早由英国科学家 Tony Skyrme 在 1962 年提出用来描述核物理中的介子间相互作用[72,73]。它是一种新颖的具有拓扑行为的磁结构,具有粒子特性，在实验上发现其尺寸为纳米量级。如图 1-4，根据系统表面的不对称性和晶体结构的对称性破坏，斯格明子可分为发散状和涡旋状两种存在形式。由于 skyrmions 拥有特殊的自旋排列形式，因此驱动其运动需要的临界电流密度要比驱动传统 DWs 的要低很多，从而它也成为制造高密度、高速度、低能耗磁信息存储器件的理想候选者之一。Skyrmions 和传统 DWs 相比
本文编号：3060517
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