磁纳米结构中的磁矩动力学研究

发布时间：2017-09-11 22:33

  本文关键词：磁纳米结构中的磁矩动力学研究

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【摘要】：近年来磁动力学方向课题的不断兴起引起了科学工作者的广泛关注和探讨,其中对于磁性材料中磁矩翻转的认识及控制在实际电子信息工业生产中具有很大的应用前景,不管在器件样品本身还是在处理信息数据上它都能对实现高密度磁性存储技术以及快速信息存储读取技术上提供理论上的支持。由于实际磁性材料的磁矩翻转是一个非常复杂的过程,所以在磁动力学中单畴和磁畴壁运动的研究领域总会出现新的现象,如何理解观察到的新奇现象需要我们对磁矩翻转有更深的了解。本文主要用微磁学模拟软件OOMMF对磁性纳米颗粒以及铁磁纳米线中的钉扎的畴壁进行了研究,从两大方面探讨了磁动力学中磁矩翻转的问题。首先讨论的是外磁场作用下的磁性纳米颗粒的磁矩翻转,磁矩动力学过程可以用朗道-利夫希茨-吉尔伯特(LLG)方程来描述。通过OOMMF软件对不同材料及不同尺寸的磁性颗粒模拟并进行分析。随着粒子尺寸的不同,单畴粒子在翻转过程中存在两种不同的翻转模式:一致翻转和非一致翻转,并且发现对于单畴颗粒翻转场的大小随着粒子尺寸的增大而减小的现象以及提出了上述两种不同翻转模式的临界长度等。这样我们就可以实现在稳恒外磁场作用下控制一部分粒子翻转等一系列问题。其次讨论的是外磁场作用下双斯通纳粒子的磁矩翻转,通过OOMMF软件对双粒子间的不同距离模拟并进行分析。在垂直构型下(易轴与两粒子间连线方向垂直),当粒子间距减小到某个值时,使得双粒子翻转的外磁场存在一个最小值,并且找出此时的球心距。这样我们可以用较小的外场就能实现两个单畴粒子的磁矩翻转,减少能耗和成本。文章后部分讨论的是对外磁场作用下的含有缺口的磁纳米线中缺口对畴壁的钉扎问题。通过OOMMF软件模拟了当施加外磁场后,钉扎场与缺口的几何尺寸以及相对位置的变化情况。当缺口宽度与纳米线宽度比一定时,钉扎场的大小随着纳米线宽度的增加而减小;并且缺口的长度越长,钉扎效应越明显;除此之外还讨论了缺口的相对钉扎位置与钉扎场的关系,推测出缺口位置在中心处钉扎效应最弱。最后还讨论了畴壁的手性对钉扎效应的影响。相信研究结果对今后信息存储工业上由于内应力或人为缺陷对磁信息的数据读写具有理论指导的意义。
【关键词】：磁矩翻转 单畴磁颗粒 磁畴壁 翻转场 钉扎场
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM271
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 磁场驱动的颗粒磁矩翻转11
• 1.2 磁畴壁运动11-12
• 1.3 磁场驱动的畴壁运动12-15
• 1.3.1 畴壁运动的观测12-13
• 1.3.2 畴壁运动速度13-15
• 1.4 电流驱动的畴壁运动15-17
• 1.5 畴壁钉扎17-18
• 第二章 理论基础18-27
• 2.1 铁磁晶体中的相互作用能18-19
• 2.1.1 交换作用能18
• 2.1.2 磁晶各向异性能18-19
• 2.1.3 退磁能19
• 2.1.4 塞曼能19
• 2.2 畴壁的结构分类19-21
• 2.3 朗道-利夫希茨-吉尔伯特(Landau-Lifshitz-Gilbert)方程21-23
• 2.4 磁场驱动畴壁运动的方程23-25
• 2.5 OOMMF软件的简单介绍25-27
• 第三章 不同尺寸下的磁纳米颗粒的翻转27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 模型构建27-28
• 3.3 正方体Ni_(20)Fe_(80)/Co的磁化翻转及磁滞回线28-31
• 3.4 尺寸影响及退磁场、退磁因子31-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 双斯通纳颗粒的磁矩翻转35-40
• 4.1 引言35
• 4.2 模型构建35-37
• 4.3 双单畴粒子的磁矩回线及翻转场结果与分析37-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第五章 含有缺口的铁磁纳米线中的畴壁的钉扎效应40-48
• 5.1 引言40-41
• 5.2 模型构建41-42
• 5.3 主要结果和分析42-47
• 5.3.1 场驱动下畴壁运动的自旋构型分析42-43
• 5.3.2 纳米线宽和缺口长度对钉扎场的影响43-45
• 5.3.3 缺口的相对位置和畴壁手性对钉扎场的影响45-47
• 5.4 本章小结47-48
• 第六章 结论与展望48-51
• 6.1 不同尺寸下的磁纳米颗粒的翻转48-49
• 6.1.1 总结48
• 6.1.2 展望48-49
• 6.2 双斯通纳颗粒的磁矩翻转49-50
• 6.2.1 总结49
• 6.2.2 展望49-50
• 6.3 含有缺口的铁磁纳米线中的畴壁的钉扎效应50-51
• 6.3.1 总结50
• 6.3.2 展望50-51
• 参考文献51-56
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文及科研成果56-57
• 致谢57-58

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本文编号：833457