铁磁材料磁化涡旋的相场模拟

发布时间：2020-11-05 00:01

　　 本文借助于实空间下的力磁耦合相场模型,对Fe1-xGax合金纳米圆柱体中磁化涡旋分别在正应变和剪切应变作用下的响应行为进行了研究。结果表明,沿圆柱体轴向的拉压应变对于面内磁化分量的幅值和分布影响很小,但对于垂直于圆柱体表面磁化分量的影响则较为明显,具体表现为垂直于平面磁化分量的幅值将随着拉应变的增大而增大,又会伴随压应变的增大而减小。而在剪切应变的作用下,在Fe81Ga19合金中,当扭矩的符号和涡核手性符号相反且应变大于一定值时,磁化涡旋极性将被改变；与此同时,当扭矩的符号和涡核手性符号相同时,其极性将保持不变。由于Fe71Ga29和Fe75.3Ga24.7合金中λ111的符号与Fe81Ga19合金中磁致伸缩系数λ111的符号相反,因此,在前两种合金中,当扭矩的符号和涡核手性符号相同时,磁化涡旋的极性才可能被翻转过来。为了得到更小的促使极性翻转的临界剪切应变γc,文中还对上述三种组分Fe1-xGax合金在不同交换系数下极化翻转行为进行了研究。结果表明,不同组分以及交换系数对γc有很明显的影响。具体表现为,γc会随着γ111的增大而减小,也会随着交换系数的减小而减小。通过所绘制的能量图,我们发现在极性翻转过程中,磁弹耦合能、退磁能以及交换能对于演化过程都起到了决定性作用,这一点也揭示了磁致伸缩系数和交换系数会对促使极性翻转的临界剪切应变产生影响的根本原因。研究发现Fe71Ga29合金中的γc要比Fe81Ga19小一个数量级。此外,文中还对圆柱体、六棱柱和长方体中磁化涡旋在扭转作用下的响应情况进行了对比。结果发现,相同材料和参数的情况下,圆柱体、六棱柱和长方体中促使极性翻转的临界扭转角度φc依次减小,且长方体中φc比圆柱体中φc小近一倍。上述结论为实现磁化涡旋极性翻转的应变调控提供了理论基础。由于在薄膜中材料表面镜面对称失效,进而会引起自旋轨道耦合作用从而产生Dzyaloshinskii-Moriya交互作用。为了探究该交互作用对于铁磁体中磁化分布状态的影响,我们在原有模型基础上引入了与磁化和磁化梯度有关的Dzyaloshinskii-Moriya能。最终发现,在Dzyaloshinskii-Moriya交互作用下,铁磁体薄膜中仍旧会产生磁化涡旋形态,模型边缘会产生垂直面外磁化分量,且模型边缘和中心处垂直于平面磁化分量的值都会随着DM系数的增大而增大。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：O469
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 磁性材料的性质和应用
    1.2 磁化涡旋研究背景
    1.3 课题研究内容和意义
第2章 铁磁材料相场模型
    2.1 铁磁材料微结构的理论研究方法
    2.2 铁磁材料相场模型的建立
第3章 FeGa合金中磁化涡旋在外力作用下的响应
    3.1 FeGa合金研究背景简介
81Ga₁₉合金纳米点中磁化涡旋在轴向应变下的响应'>    3.2 Fe₈₁Ga₁₉合金纳米点中磁化涡旋在轴向应变下的响应
81Ga₁₉合金纳米点中磁化涡旋在剪切应变下的响应'>    3.3 Fe₈₁Ga₁₉合金纳米点中磁化涡旋在剪切应变下的响应
    3.4 本章小结
第4章 不同组分及形状FeGa合金中磁化涡旋在扭转作用下的响应
    4.1 不同组分FeGa合金中磁化涡旋在扭转作用下的响应
    4.2 不同形状FeGa合金中磁化涡旋在扭转作用下的响应
    4.3 本章小结
第5章 Dzyaloshinsky-Moriya交互作用对于磁化涡旋的影响
    5.1 考虑Dzyaloshinsky-Moriya交互作用相场模型的构建
    5.2 考虑Dzyaloshinsky-Moriya交互作用磁化涡旋形态
    5.3 本章小结
第6章 结论和展望
附录
参考文献
作者简历

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 熊二刚;王社良;张倩;;铁磁材料磁通量变化与应力关系的磁力学模型[J];广西大学学报(自然科学版);2009年05期

2 赵海森;杨亚秋;;铁磁材料损耗的产生机理及其计算基础[J];陕西电力;2010年03期

3 李惠琴;;铁磁材料磁检测方法中定量检测的研究与实现研究[J];科技风;2013年21期

4 顾晓安,曾进,沈荣瀛;正弦电磁场中铁磁材料数学模型[J];应用数学和力学;2004年09期

5 祁欣,陈滨,刘殿魁;铁磁材料内应力、硬度、组织对巴克豪森噪讯的影响[J];哈尔滨工程大学学报;1999年01期

6 李桂平;徐涛;王杰;;铁磁材料磁化涡旋在应变作用下的响应[J];中国科技论文;2014年02期

7 黄宏纬;陈金太;;应用计算机测量铁磁材料的动态磁参数[J];集美大学学报(自然科学版);2009年03期

8 赵秀芝;陈家新;;小波变换式铁磁材料表面探伤[J];东华大学学报(自然科学版);2013年03期

9 刘少杰,于健,王旭东;测量铁磁材料的交流磁化曲线及磁性参量[J];物理实验;2005年01期

10 叶志瑾;孙晋涛;;用下落式铜卡计研究纯Armco-Fe连续相变[J];上海建材学院学报;1990年01期

相关博士学位论文 前2条

1 李建伟;弱磁场下铁磁材料磁机械效应的理论和实验研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

2 徐明秀;铁磁材料疲劳过程中的磁效应研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 孙晓莹;交变磁场作用下裂纹加热模型的若干关键因素研究[D];中国计量学院;2015年

2 李桂平;铁磁材料磁化涡旋的相场模拟[D];浙江大学;2015年

3 王东升;基于铁磁材料力—磁效应的磁记忆方法检测机理的基础性研究[D];南昌航空工业学院;2006年

4 刘东旭;铁磁材料磁记忆应力检测技术力—磁关系机理研究[D];燕山大学;2010年

5 田建龙;铁磁材料巴氏噪声应力硬度检测仪的研制[D];北京化工大学;2003年

6 胡隽;铁磁材料磁检测方法中定量检测的研究与实现[D];合肥工业大学;2002年

7 刘明翠;基于巴克豪森造讯技术的硬度检测的研究[D];北京化工大学;2007年

8 于煦旭;基于Labview的测量铁磁材料磁滞回线的新装置[D];吉林大学;2010年

9 袭著有;铁磁材料量子交换作用研究[D];西安建筑科技大学;2005年

10 王皞;磁弹受力理论三种模型的建立与描述的初步探讨[D];北京化工大学;2009年

本文编号：2870804