多层金属膜磁各向异性的理论研究

发布时间：2022-10-08 19:27

　　对于信息时代来说,信息存储成为一个重要的问题。为了提高信息存储量,提高磁性记录介质的信息存储密度是一种常用的可行手段。对于磁性记录介质,当一个存储单元降到纳米尺度的时候,就会出现超顺磁现象,因此需要材料具有较大的磁各向异性以抵抗热扰动引发的磁性自旋翻转。本文基于第一性原理计算系统的研究了在Fe基底上的Fe-Ir多层膜体系的磁各向异性,我们得到以下结论:在Fe-Ir体系中,当Ir原子位于最外层并且具有较大的自旋磁矩时,该体系具有较大的磁各向异性能。我们进一步的研究发现,当该体系处于铁磁情况下时磁各向异性能对电场的响应程度要明显高于反铁磁情况时对电场的响应;但是当Fe原子位于最外层时,该体系具有非常小的磁各向异性能,但其易磁化轴随电场的增加会从面外指向转向面内指向。当Fe原子位于最外层的Fe-Ir体系吸附卤族原子后,其磁各向异性能得到极大的提高,且其易磁化轴方向随不同的吸附原子从面内指向转为面外指向。吸附后,体系会由反铁磁转变为铁磁状态,且其对电场的响应也较未吸附前有了很大提高。将吸附卤族原子改为吸附第一主族原子后,相比于未吸附前,体系的磁各向异性能有了大幅度提高,易磁化轴会由面外指向转到... 

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 磁记录技术
    1.2 较大磁各向异性材料的探索
        1.2.1 3d和4d(或5d)元素的组合
        1.2.2 堆垛方式
    1.3 调控磁各向异性的方式
        1.3.1 电场对磁各向异性的调控
        1.3.2 吸附原子调控磁各向异性
        1.3.3 其它调控磁各向异性的方式
    1.4 论文的研究内容
第二章 计算原理以及方法
    2.1 理论基础
        2.1.1 Born-Oppenheimer近似(BO近似,也称绝热近似)
        2.1.2 Thomas-Fermi模型简介
        2.1.3 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.4 Kohn-Sham方程
    2.2 赝势(PP)
    2.3 交换相关能泛函
        2.3.1 局域密度近似泛函
        2.3.2 广义梯度近似泛函
    2.4 VASP简介
    2.5 磁晶各向异性(Magnetocrystallineanisotropy,MCA)
        2.5.1 自旋—轨道耦合(spin–orbitcoupling,SOC)
        2.5.2 磁晶各向异性(Magnetocrystallineanisotropy,MCA)
第三章 电场调控金属多层膜的磁各向异性
    3.1 建立模型
    3.2 表面弛豫
    3.3 计算及模型的相关参数
    3.4 研究内容
        3.4.1 二阶微扰公式
        3.4.2 K点的测试
        3.4.3 Fe基金属薄膜的磁各向异性
        3.4.4 电场调控磁各向异性
        3.4.5 磁各向异性的进一步讨论
        3.4.6 Bader电荷分析
    3.5 本章小结
第四章 单原子对金属多层膜磁各向异性的调控
    4.1 测试吸附后体系的磁状态
    4.2 吸附后体系磁各向异性的变化
    4.3 电场对吸附体系的影响
    4.4 吸附体系磁各向异性的进一步讨论
    4.5 其它吸附原子对体系磁各向异性的影响
    4.6 本章小结
第五章 总结
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]垂直磁记录技术的新进展[J]. 宋新昌,程华富,周鹰.  电子世界. 2013(12)
[2]垂直磁记录介质的新进展[J]. 魏福林,白建民,杨正.  磁性材料及器件. 2008(03)
[3]磁记录技术的新发展[J]. 孙维平.  信息记录材料. 2004(01)

博士论文
[1]自旋转移矩效应驱动磁性纳米结构的磁化动力学研究[D]. 牟从普.兰州大学 2013

硕士论文
[1]多层金属膜磁各向异性调控及原子尺度动力学研究[D]. 刘鹏飞.兰州大学 2016



本文编号：3688290