具有轨道角动量的自旋波驱动斯格明子运动的理论研究

发布时间：2021-05-25 19:32

　　携带轨道角动量（OAM）且具有螺旋相位的波场已经在物理学的许多分支被实现,如光子,声波,电子束和中子。然而,作为现代磁学基础的磁振子（自旋波）的OAM态,尤其是其实际意义,还有待探索。本文从理论计算和数值模拟两方面研究了铁磁纳米圆柱中携带轨道角动量自旋波的产生与传播,并得到自旋波的本征模式,揭示自旋波的OAM性质。随后建立磁性界面通过交换作用耦合在一起的铁磁纳米圆柱|纳米圆盘异质结构模型,通过微磁模拟得到的结果,发现从圆柱中传播到纳米圆盘的涡旋态自旋波,能驱动圆盘内的奈尔型斯格明子做稳定轨道的圆周运动。该结果表明携带OAM的（涡旋）自旋波能有效地操纵拓扑自旋缺陷,并预测了一种全新的磁性镊子效应,为利用磁振子的轨道角动量自由度实现新兴的磁学调控开辟了新的道路。本文主要包含了两个方面:一是通过理论计算和微磁模拟对涡旋自旋波的激发与传播进行研究,二是分析讨论在涡旋自旋波驱动下,斯格明子运动的动力学。本文首先解铁磁纳米圆柱内的磁动力学方程Landau-Lifshitz-Gilbert方程,并结合偶极场对应的静磁方程推导出自旋波的色散关系和动态磁矩分量的表达式,代入边界条件得到边界行列式。通过边... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 自旋波的激发
        1.2.2 斯格明子的产生
        1.2.3 驱动斯格明子的方式
        1.2.4 斯格明子的探测
        1.2.5 斯格明子的应用
        1.2.6 OAM光场概述
    1.3 本论文的工作安排
第二章 磁学理论基础与微磁模拟
    2.1 磁学的基本能量
        2.1.1 交换作用能
        2.1.2 磁晶各向异性能
        2.1.3 塞曼能
        2.1.4 退磁能
        2.1.5 DM相互作用能
    2.2 磁动力学基础
        2.2.1 Brown方程
        2.2.2 LLG方程
    2.3 微磁学模拟
        2.3.1 模拟原理和方法
        2.3.2 Mumax3 简介
        2.3.3 OOMMF简介
    2.4 本章小结
第三章 涡旋自旋波的研究
    3.1 涡旋自旋波理论公式的推导
    3.2 涡旋自旋波振动频率的理论计算
    3.3 涡旋自旋波色散关系的计算
    3.4 涡旋自旋波的本征模式
    3.5 涡旋自旋波固定模式的激发
    3.6 本章小结
第四章 涡旋自旋波驱动斯格明子运动的研究
    4.1 模型的建立和参数的选取
    4.2 斯格明子的受力分析
    4.3 模拟结果与讨论
        4.3.1 涡旋自旋波驱动斯格明子的周期运动
        4.3.2 阻尼对斯格明子运动的影响
        4.3.3 激发涡旋自旋波的LG场强度对斯格明子运动的影响
        4.3.4 自旋波轨道角动量子数对斯格明子运动的影响
        4.3.5 层间耦合强度对斯格明子运动的影响
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后期展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]斯格明子电子学的研究进展[J]. 赵巍胜,黄阳棋,张学莹,康旺,雷娜,张有光.  物理学报. 2018(13)



本文编号：3205887