磁性納米結(jié)構(gòu)的磁動(dòng)力學(xué)研究
發(fā)布時(shí)間：2021-03-03 03:35
磁性材料作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域中的重要載體,與人們的生活密切相關(guān)。因此,磁納米結(jié)構(gòu)中的磁動(dòng)力學(xué)研究是一個(gè)非常重要的課題,其中納米粒子的磁矩翻轉(zhuǎn)以及納米帶中的磁疇壁運(yùn)動(dòng)在過去幾十年中更是被廣泛的研究。本論文從朗道–栗弗席茲–吉爾伯特（Landau-Lifshitz-Gilbert,LLG）方程出發(fā),對多體磁性顆粒系統(tǒng)和疇壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了磁動(dòng)力學(xué)的研究討論,其結(jié)果于磁性存儲(chǔ)的應(yīng)用有理論指導(dǎo)作用。第一章為緒論,主要介紹了自旋電子學(xué)這一熱門學(xué)科及其在信息存儲(chǔ)領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展以及磁性存儲(chǔ)器件的幾種載體形式。第二章給出了本論文的理論基礎(chǔ),包括鐵磁材料中幾種重要的能量形式,磁動(dòng)力學(xué)理論,并簡潔地描述了幾種微磁模擬方法。第三章以后為本論文的主要工作部分,我們研究了通過自旋閥注入的自旋極化電流驅(qū)動(dòng)下,雙體斯通納粒子系統(tǒng)的磁矩同步翻轉(zhuǎn)過程。結(jié)果表明,有偶極-偶極相互作用（DDI）時(shí)的臨界翻轉(zhuǎn)電流（或其密度）可以大大降低。此外,我們還對存在DDI時(shí)的雙體斯通納粒子系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)時(shí)間進(jìn)行了數(shù)值研究。第四章我們模擬了非同步運(yùn)動(dòng)模式下,Co材料中橫向磁場驅(qū)動(dòng)多體斯通納粒子系統(tǒng)的磁矩翻轉(zhuǎn)。討論了偶極-偶極相互作用對兩種典型幾何...
【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】：62 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
STT裝置示意圖：（a）平行構(gòu)型的STT裝置示意圖；（b）垂直構(gòu)型的STT裝置示意圖
圖 1-2 三種不同的 DWs 示意圖。每張分圖中由上到下分別為：一維示意圖、真實(shí)材料的示意圖和數(shù)值模擬的納米帶示意圖。箭頭方向代表磁矩的方向。（a）Bloch 壁；（b）Néel 壁；（c）頭對頭壁。由于具有巨大的應(yīng)用前景，操控磁性材料中 DWs 的運(yùn)動(dòng)一直是一個(gè)熱門的研究問題。如今已發(fā)現(xiàn)有多種方式可以用來驅(qū)動(dòng) DWs，例如靜磁場[18-21]、自旋波[22-26自旋轉(zhuǎn)移力矩[27-33]、微波場[34,35]、場脈沖[36]、聲波場[37-40]等等。其中磁場動(dòng) DWs 被研究的最為廣泛，早在上世紀(jì) 70 年代，N. L. Schryer 和 L. R. Walker 就經(jīng)發(fā)表了有關(guān)均勻磁場驅(qū)動(dòng) DWs 的文章，并給出了著名的沃克（Walker）解[71]。單疇磁各向異性下，外磁場驅(qū)動(dòng) 180 DWs 運(yùn)動(dòng)，當(dāng)外磁場低于臨界場c0H 2παM時(shí)( 為吉爾伯特（Gilbert）阻尼系數(shù)，0M 為飽和磁矩)，疇壁運(yùn)動(dòng)速度與磁場大小正比，并且存在疇壁構(gòu)型的穩(wěn)定解；當(dāng)外場大于臨界場時(shí)，疇壁發(fā)生周期性的進(jìn)動(dòng)以此得到的穩(wěn)定疇壁構(gòu)型的解析解即為沃克解：
A為交換作用能，kH 為各向異性常數(shù)。圖1-3 為沃克解示意圖，黑色、紅色和藍(lán)色的線分別代表xm 、ym 和zm 的空間分布，其中xm 從 1 到-1 連續(xù)變化的區(qū)域?yàn)楫牨�，變化范圍為疇壁寬度。圖 1-3 沃克解示意圖。黑色、紅色和藍(lán)色的線分別代表xm 、ym 和zm 的空間分布。綠色區(qū)域表示為半個(gè)疇壁的寬度。1.2.3 斯格明子（Skyrmions）斯格明子的概念最早由英國科學(xué)家 Tony Skyrme 在 1962 年提出用來描述核物理中的介子間相互作用[72,73]。它是一種新穎的具有拓?fù)湫袨榈拇沤Y(jié)構(gòu),具有粒子特性，在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)其尺寸為納米量級。如圖 1-4，根據(jù)系統(tǒng)表面的不對稱性和晶體結(jié)構(gòu)的對稱性破壞，斯格明子可分為發(fā)散狀和渦旋狀兩種存在形式。由于 skyrmions 擁有特殊的自旋排列形式，因此驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)需要的臨界電流密度要比驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng) DWs 的要低很多，從而它也成為制造高密度、高速度、低能耗磁信息存儲(chǔ)器件的理想候選者之一。Skyrmions 和傳統(tǒng) DWs 相比
本文編號(hào)：3060517
【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】：62 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
STT裝置示意圖：（a）平行構(gòu)型的STT裝置示意圖；（b）垂直構(gòu)型的STT裝置示意圖
圖 1-2 三種不同的 DWs 示意圖。每張分圖中由上到下分別為：一維示意圖、真實(shí)材料的示意圖和數(shù)值模擬的納米帶示意圖。箭頭方向代表磁矩的方向。（a）Bloch 壁；（b）Néel 壁；（c）頭對頭壁。由于具有巨大的應(yīng)用前景，操控磁性材料中 DWs 的運(yùn)動(dòng)一直是一個(gè)熱門的研究問題。如今已發(fā)現(xiàn)有多種方式可以用來驅(qū)動(dòng) DWs，例如靜磁場[18-21]、自旋波[22-26自旋轉(zhuǎn)移力矩[27-33]、微波場[34,35]、場脈沖[36]、聲波場[37-40]等等。其中磁場動(dòng) DWs 被研究的最為廣泛，早在上世紀(jì) 70 年代，N. L. Schryer 和 L. R. Walker 就經(jīng)發(fā)表了有關(guān)均勻磁場驅(qū)動(dòng) DWs 的文章，并給出了著名的沃克（Walker）解[71]。單疇磁各向異性下，外磁場驅(qū)動(dòng) 180 DWs 運(yùn)動(dòng)，當(dāng)外磁場低于臨界場c0H 2παM時(shí)( 為吉爾伯特（Gilbert）阻尼系數(shù)，0M 為飽和磁矩)，疇壁運(yùn)動(dòng)速度與磁場大小正比，并且存在疇壁構(gòu)型的穩(wěn)定解；當(dāng)外場大于臨界場時(shí)，疇壁發(fā)生周期性的進(jìn)動(dòng)以此得到的穩(wěn)定疇壁構(gòu)型的解析解即為沃克解：
A為交換作用能，kH 為各向異性常數(shù)。圖1-3 為沃克解示意圖，黑色、紅色和藍(lán)色的線分別代表xm 、ym 和zm 的空間分布，其中xm 從 1 到-1 連續(xù)變化的區(qū)域?yàn)楫牨�，變化范圍為疇壁寬度。圖 1-3 沃克解示意圖。黑色、紅色和藍(lán)色的線分別代表xm 、ym 和zm 的空間分布。綠色區(qū)域表示為半個(gè)疇壁的寬度。1.2.3 斯格明子（Skyrmions）斯格明子的概念最早由英國科學(xué)家 Tony Skyrme 在 1962 年提出用來描述核物理中的介子間相互作用[72,73]。它是一種新穎的具有拓?fù)湫袨榈拇沤Y(jié)構(gòu),具有粒子特性，在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)其尺寸為納米量級。如圖 1-4，根據(jù)系統(tǒng)表面的不對稱性和晶體結(jié)構(gòu)的對稱性破壞，斯格明子可分為發(fā)散狀和渦旋狀兩種存在形式。由于 skyrmions 擁有特殊的自旋排列形式，因此驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)需要的臨界電流密度要比驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng) DWs 的要低很多，從而它也成為制造高密度、高速度、低能耗磁信息存儲(chǔ)器件的理想候選者之一。Skyrmions 和傳統(tǒng) DWs 相比
本文編號(hào)：3060517
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