Nd 2 Fe 14 B磁体中斯格明子的原位观察及多场调控
发布时间：2021-01-26 06:18
近年来,磁学领域的斯格明子引起了一波研究热潮,主要是磁斯格明子具有丰富的物理性质和应用价值。斯格明子概念是1962英国粒子物理学家Tony Skyrme提出的,它是具有拓扑保护的孤粒子。直至2009年,德国慕尼黑工业大学的科学家利用小角度中子散射在螺旋磁体MnSi中发现了一种磁涡旋结构,经确认它就是磁斯格明子。它的磁结构即不同于传统的铁磁/反铁磁,也不同于平庸磁泡,而是一种具有特殊构型的并且具有拓扑保护的磁泡。同时,磁斯格明子还具有粒子性,可以作为储存器的基本存储单元,为赛道存储提供了可能性。它的最小尺寸甚至可达3 nm,在相同有效存储体积中,相比当前传统的磁畴存储技术存储密度将提高至少一到两个数量级。并且由于特殊的磁结构,容易与传导电子发生相互作用,相比于传统的驱动磁畴所需电流密度要小五个数量级。因此采用斯格明子作为存储单元的储存器具有驱动电流小,密度高,且具有非易失性等优势。本文重点围绕第三代稀土永磁Nd2Fe14B展开研究。在本工作中,通过使用洛伦兹透射电子显微镜在原位观察到Nd2Fe14B的...
【文章来源】： 肖尧 四川师范大学
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国古代司南的复原图[2]
四川师范大学硕士学位论文2应用经典统计理论导出了居里定律，对物质的顺磁性做了唯象解释，使得居里定律进一步得到验证和发展。而后，在1907年P.Weiss(外斯)在朗之万的基础上建立起来了铁磁性物理模型，并且提出两个著名的假说：分子场假说和磁畴假说[6]。正是因为这两个假说才奠定了现代铁磁性物理的基矗从此开始，现代铁磁性物理得到了飞速发展，同样为了解释铁磁性物理的各种现象和微观本质，诸多学者提出各种各样的理论模型，到本世纪仍然对人类社会影响深远。最早Bitter(毕特)用粉纹法在实验上验证了磁畴的存在，因此磁畴理论的发展相较而言比较成熟。图1.2是硅铁晶体(100)表面的粉纹图形，我们可以清晰看到其中树枝状磁畴的形态。而在1935年，Landau&Lifshits(朗道和里弗西兹)给出了磁畴的定量理论，从而奠定了磁畴理论坚实基矗此后对磁畴的存在，磁畴的位移，磁畴旋转都起到了不可磨灭的决定性作用。图1.2硅铁晶体(100)表面的粉纹图形[7]然而当时从磁畴理论的理论角度上看，磁畴理论并不是很完善，那是因为建立磁畴假说基础上的能量最小原理还是有一定的限制作用。从理论计算上来说很难给出一个非常精确的结果。为克服这里面存在的重重困难，布朗、杜宁、基特尔和奈尔等大批物理学家，对微磁化理论做了许多深入而系统的研究。直至上世纪五十年代，在理论与实验相结合的背景下，磁性邻域得到了飞速发展。时至今日，错综复杂的磁学体系建立起来，历史源远流长，无论从材料的制备，还是理论的突破，都取得不菲的成就。表1.1陈列了磁学与磁性材料近代发展概要。
四川师范大学硕士学位论文419641967197319741978198019831992Kondo(近藤)效应Bobeck(博贝克)发明磁泡，第一代稀土钴硬磁产生第二代稀土钴硬磁产生。Chaudhari(桥德哈利)用溅射法制成功钆钴(GdCo)非晶垂直磁化膜，开发出第一代磁光记录介质，即稀土过渡金属合金非晶垂直磁化膜。非晶态磁性材料发展日本TDK公司制成AVILYN包钴γ-Fe2O3磁粉出现金属薄膜磁带。Morlya(守谷)提出自旋落理论日本KDD公司制成功磁光盘(1988年上市)第三代稀土硬磁(钕铁硼)产生稀土-铁-氮化物硬磁崭露头角1.1.2原子磁性及宏观的物质磁性世界由物质构成，物质由原子构成，原子是刻画物质世界的基本单元。那么宏观的物质磁性必然来源于原子，原子磁性总和构成了宏观物质磁性[1]-[6]。图1.3原子模型示意图原子由质量较大的原子核(质子和中子)与质量较小且绕核高速转动的电子组成，如图1.3所示。而在原子中，由于电子的质量比质子和中子小几个数量级，因此它的磁矩比质子中子大很多，即在原子磁性中，电子的磁矩占主要作用。如果继续细分，电子有轨道电子和传导电子之分，这两种类型的电子它们对物质磁性贡献是不同的。电子除了沿轨道转动以外，还有自旋，电子自旋产生自旋磁矩，称之为电子的本征磁矩[2],[4]。从经典物理模型出发，电子运动的轨迹，即电子的轨道是一个椭球面，简化为一个椭圆面来看，电子在轨道上做周期为T的周期运动，而电子环绕形成一个
【参考文献】：
期刊论文
[1]Coercivity mechanisms in nanostructured permanent magnets[J]. 赵国平,赵莉,沈来川,邹静,邱雷. Chinese Physics B. 2019(07)
[2]磁性斯格明子的赛道存储[J]. 梁雪,赵莉,邱雷,李双,丁丽红,丰友华,张溪超,周艳,赵国平. 物理学报. 2018(13)
[3]磁性斯格明子的多场调控研究[J]. 董博闻,张静言,彭丽聪,何敏,张颖,赵云驰,王超,孙阳,蔡建旺,王文洪,魏红祥,沈保根,姜勇,王守国. 物理学报. 2018(13)
[4]磁性斯格明子的研究现状和展望[J]. 刘艺舟,臧佳栋. 物理学报. 2018(13)
[5]纳米结构中磁斯格明子的原位电子全息研究[J]. 李子安,柴可,张明,朱春辉,田焕芳,杨槐馨. 物理学报. 2018(13)
[6]磁畴壁手性和磁斯格明子的拓扑性表征及其调控[J]. 徐桂舟,徐展,丁贝,侯志鹏,王文洪,徐锋. 物理学报. 2018(13)
[7]磁性材料的磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构[J]. 张志东. 物理学报. 2015(06)
[8]微磁动力学的新进展[J]. 严鹏,王向荣. 物理学进展. 2011(03)
[9]Nd2Fe14B化合物磁晶各向异性起源的理论研究[J]. 李华,姜寿亭,梅良模,高汝伟. 物理学报. 1991(07)
本文编号：3000623
【文章来源】： 肖尧 四川师范大学
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国古代司南的复原图[2]
四川师范大学硕士学位论文2应用经典统计理论导出了居里定律，对物质的顺磁性做了唯象解释，使得居里定律进一步得到验证和发展。而后，在1907年P.Weiss(外斯)在朗之万的基础上建立起来了铁磁性物理模型，并且提出两个著名的假说：分子场假说和磁畴假说[6]。正是因为这两个假说才奠定了现代铁磁性物理的基矗从此开始，现代铁磁性物理得到了飞速发展，同样为了解释铁磁性物理的各种现象和微观本质，诸多学者提出各种各样的理论模型，到本世纪仍然对人类社会影响深远。最早Bitter(毕特)用粉纹法在实验上验证了磁畴的存在，因此磁畴理论的发展相较而言比较成熟。图1.2是硅铁晶体(100)表面的粉纹图形，我们可以清晰看到其中树枝状磁畴的形态。而在1935年，Landau&Lifshits(朗道和里弗西兹)给出了磁畴的定量理论，从而奠定了磁畴理论坚实基矗此后对磁畴的存在，磁畴的位移，磁畴旋转都起到了不可磨灭的决定性作用。图1.2硅铁晶体(100)表面的粉纹图形[7]然而当时从磁畴理论的理论角度上看，磁畴理论并不是很完善，那是因为建立磁畴假说基础上的能量最小原理还是有一定的限制作用。从理论计算上来说很难给出一个非常精确的结果。为克服这里面存在的重重困难，布朗、杜宁、基特尔和奈尔等大批物理学家，对微磁化理论做了许多深入而系统的研究。直至上世纪五十年代，在理论与实验相结合的背景下，磁性邻域得到了飞速发展。时至今日，错综复杂的磁学体系建立起来，历史源远流长，无论从材料的制备，还是理论的突破，都取得不菲的成就。表1.1陈列了磁学与磁性材料近代发展概要。
四川师范大学硕士学位论文419641967197319741978198019831992Kondo(近藤)效应Bobeck(博贝克)发明磁泡，第一代稀土钴硬磁产生第二代稀土钴硬磁产生。Chaudhari(桥德哈利)用溅射法制成功钆钴(GdCo)非晶垂直磁化膜，开发出第一代磁光记录介质，即稀土过渡金属合金非晶垂直磁化膜。非晶态磁性材料发展日本TDK公司制成AVILYN包钴γ-Fe2O3磁粉出现金属薄膜磁带。Morlya(守谷)提出自旋落理论日本KDD公司制成功磁光盘(1988年上市)第三代稀土硬磁(钕铁硼)产生稀土-铁-氮化物硬磁崭露头角1.1.2原子磁性及宏观的物质磁性世界由物质构成，物质由原子构成，原子是刻画物质世界的基本单元。那么宏观的物质磁性必然来源于原子，原子磁性总和构成了宏观物质磁性[1]-[6]。图1.3原子模型示意图原子由质量较大的原子核(质子和中子)与质量较小且绕核高速转动的电子组成，如图1.3所示。而在原子中，由于电子的质量比质子和中子小几个数量级，因此它的磁矩比质子中子大很多，即在原子磁性中，电子的磁矩占主要作用。如果继续细分，电子有轨道电子和传导电子之分，这两种类型的电子它们对物质磁性贡献是不同的。电子除了沿轨道转动以外，还有自旋，电子自旋产生自旋磁矩，称之为电子的本征磁矩[2],[4]。从经典物理模型出发，电子运动的轨迹，即电子的轨道是一个椭球面，简化为一个椭圆面来看，电子在轨道上做周期为T的周期运动，而电子环绕形成一个
【参考文献】：
期刊论文
[1]Coercivity mechanisms in nanostructured permanent magnets[J]. 赵国平,赵莉,沈来川,邹静,邱雷. Chinese Physics B. 2019(07)
[2]磁性斯格明子的赛道存储[J]. 梁雪,赵莉,邱雷,李双,丁丽红,丰友华,张溪超,周艳,赵国平. 物理学报. 2018(13)
[3]磁性斯格明子的多场调控研究[J]. 董博闻,张静言,彭丽聪,何敏,张颖,赵云驰,王超,孙阳,蔡建旺,王文洪,魏红祥,沈保根,姜勇,王守国. 物理学报. 2018(13)
[4]磁性斯格明子的研究现状和展望[J]. 刘艺舟,臧佳栋. 物理学报. 2018(13)
[5]纳米结构中磁斯格明子的原位电子全息研究[J]. 李子安,柴可,张明,朱春辉,田焕芳,杨槐馨. 物理学报. 2018(13)
[6]磁畴壁手性和磁斯格明子的拓扑性表征及其调控[J]. 徐桂舟,徐展,丁贝,侯志鹏,王文洪,徐锋. 物理学报. 2018(13)
[7]磁性材料的磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构[J]. 张志东. 物理学报. 2015(06)
[8]微磁动力学的新进展[J]. 严鹏,王向荣. 物理学进展. 2011(03)
[9]Nd2Fe14B化合物磁晶各向异性起源的理论研究[J]. 李华,姜寿亭,梅良模,高汝伟. 物理学报. 1991(07)
本文编号：3000623
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