Dzyaloshinskii-Moriya作用下自旋波透镜离轴聚焦的理论研究

发布时间：2022-04-26 22:14

　　本文从理论上研究了 Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用对自旋波透镜聚焦的影响。首先设计了由两个磁性薄膜之间的半圆形界面构成的自旋波透镜,通过调节界面两边的各项异性和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）常数使自旋波聚焦效果明显。然后通过分析得出弯曲界面上的广义斯涅尔定律和离轴聚焦的焦点位置。最后将微磁模拟结果与理论预测值进行比较,分析出自旋波频率、DMI常数和外部磁场对自旋波在弯曲界面上传播的影响。我们的发现将有助于操纵手性磁体中的自旋波,并设计功能性的磁控器件。首先,本文研究了自旋波频率和外部电场对自旋波聚焦的影响。发现了当自旋波从区域一入射到区域二,后者DMI常数D2为0时,自旋波会在区域二中发生聚焦,且焦点的横坐标xf会随自旋波频率的增加而增大,焦点的纵坐标yf恒为零的规律,证实了在非手性磁性介质中焦点应位于透镜轴（y=0）上的理论。本文还探究了当区域二中存在DMI（D2=3 mJ/m2）的情况下,自旋波频率对焦点的影响,发现了xf和yf都随着自旋波频率的增加而增大,从而证实了自旋波的离轴聚焦效应。此外,本文还发现了外部磁场也是操纵自... 

【文章页数】：70 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
    1.2 自旋波的研究现状
        1.2.1 自旋波的激发
        1.2.2 自旋波的操控
    1.3 本论文的研究内容
第二章 微磁学理论基础
    2.1 磁性材料的基本能量
        2.1.1 交换作用能
        2.1.2 磁晶各向异性能
        2.1.3 DM相互作用能
        2.1.4 退磁能
        2.1.5 Zeeman能
    2.2 微磁学方程
        2.2.1 静态微磁学方程——Brown方程
        2.2.2 动态微磁学方程——LLG方程
    2.3 数值模拟方法
        2.3.1 MuMax~3介绍
        2.3.2 OOMMF介绍
    2.4 本章小结
第三章 DM作用下自旋波聚焦的理论结果
    3.1 斯涅尔定律的计算
        3.1.1 Landau-Lifshitz Gilbert方程的求解
        3.1.2 等频曲线的计算
        3.1.3 斯涅尔定律的推导
    3.2 焦点坐标的计算
        3.2.1 磁矩沿着x轴方向的焦点坐标
        3.2.2 磁矩沿着y轴方向的焦点坐标
        3.2.3 磁矩沿着z轴方向的焦点坐标
    3.3 本章小结
第四章 DM作用下自旋波聚焦的微磁模拟
    4.1 数值模型
    4.2 理论的微磁模拟验证
        4.2.1 等频曲线的验证
        4.2.2 焦点坐标表达式验证
    4.3 激发频率对焦点的影响
    4.4 DMI常数对焦点的影响
    4.5 外部磁场对焦点的影响
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 前景展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士期间取得的成果



本文编号：3648826