本文關鍵詞：溫度影響下橫向磁疇壁運動的自旋動力學的研究

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【摘要】：隨著社會信息化的快速發(fā)展,人們對數(shù)據(jù)存儲量的和數(shù)據(jù)讀取速度的要求不斷提高。如何大量的存儲數(shù)據(jù)且占用較小的空間成為人們關注的重點。IBM的parkin等人在2008年提出了賽道存儲器。它是一種可以將信息存儲在三維平面內的磁性器件,它利用磁納米帶中的磁疇來存儲數(shù)據(jù),這可以大大提高存儲密度,所以磁疇壁運動在數(shù)據(jù)存儲和邏輯器件方面具有很大的潛在應用價值,這使得磁納米結構中的疇壁和疇壁運動規(guī)律在過去的幾十年中得到了廣泛關注和研究。磁納米材料中磁疇的動力學行為也成為人們科學探究的焦點。目前由自由電子引起的自旋轉移力矩效應導致的疇壁運動在理論和實驗上都獲得了充分的研究�，F(xiàn)在面臨一個主要的問題是在實際應用中溫度、材料缺陷等等因素都無法避免,這對疇壁運動影響急需研究。本文主要研究溫度對疇壁速度,以及對疇壁被缺陷釘扎時的影響。在緒論部中我們介紹了磁性材料的歷史、磁材料在當今社會的應用和在存儲方面的強大優(yōu)勢。同時也介紹了有關磁疇、磁疇壁的一些概念,以及關于磁疇壁運動的介紹。第二章介紹了本文數(shù)值模擬計算中主要采用的基本模擬方法的實現(xiàn)過程,采用的是自旋動力學模擬方法。第三章我們采用微磁模擬方法,研究溫度影響下電流驅動橫向疇壁的運動規(guī)律,并深入探討了疇壁運動規(guī)律變化的物理機理。研究結果表明：電流驅動疇壁運動總伴隨著疇壁的形變,而這種形變對疇壁的速度影響最為直接。而溫度又恰能對疇壁構型造成影響。溫度對電流驅動疇壁運動的影響分為兩種情況。當電流比較小,疇壁還沒有發(fā)生沃克崩潰時,溫度對疇壁的運動影響微乎其微。但是對于能使疇壁發(fā)生沃克崩潰的大電流來說,溫度帶來的熱波動可以使得沃克崩潰被抑制,并且作用效果隨著溫度的升高越來越明顯。究其原因是因為在小的電流密度下疇壁面外磁矩最終可以穩(wěn)定在某個值上,而溫度只是針對疇壁的形變過程影響比較劇烈,因此當疇壁形變停止時,的疇壁運動幾乎不受溫度影響。但是對于可以使疇壁發(fā)生沃克崩潰的大電流,疇壁的形變將會一直持續(xù),此時溫度對疇壁的形變影響將一直存在。大電流下疇壁會一直繞x軸進動,溫度會抑制這樣的形變過程(也就是沃克崩潰),并且隨著溫度的升高,抑制效果越發(fā)明顯,直至完全抑制。最終疇壁會高速穩(wěn)定的向前運動。這幫助我們更好的了解疇壁的運動規(guī)律,以及溫度的作用方式和結果。第四章我們探究了隨機的材料缺陷對疇壁動力學的影響,同時還考慮了局部焦耳熱的作用。一方面我們發(fā)現(xiàn)疇壁在經(jīng)過缺陷時會導致面外磁矩的變化,從而導致疇壁速度的變化。當電流較小,小于臨界電流時,疇壁速度會因為缺陷造成的面外磁矩振蕩從而有一定程度的降低。當電流較大,大于臨界電流時,疇壁原本規(guī)律的翻轉振蕩(沃克崩潰)會因為缺陷而被破壞,這使得疇壁運動速度大大提高。而另一方面,由于缺陷的存在,疇壁被釘扎的問題也不可忽視。當缺陷處在窄疇區(qū)時,在窄疇部位,缺陷占疇壁比重較大,則會有較大的釘扎效應。當缺陷被處在寬疇區(qū)時,缺陷占據(jù)疇壁比重較小,疇壁更易越過缺陷。同時缺陷距離疇壁遠近對疇壁釘扎也有明顯影響。研究表明這是面外磁矩的導致的,當疇壁距離缺陷較遠,面外磁矩經(jīng)過一段時間的增長,此時疇壁就可以越過缺陷,當疇壁距離缺陷較近,疇壁面外磁矩還未翻轉到較大值時,缺陷可以釘扎住疇壁。此時通過加大電流可以使疇壁在面外磁矩還比較小的情況下,幫助它越過缺陷。最后我們比較了均勻溫度場和含有局部焦耳熱的溫度場對疇壁越過缺陷的影響。發(fā)現(xiàn)均勻溫度場沒有明顯的退釘扎效應,而通過加入局部焦耳熱則能達到明顯的退釘扎效果。
【關鍵詞】：磁納米線 疇壁運動 電流 溫度 自旋動力學
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP333;TM271
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 磁性與磁性存儲的發(fā)展9-10
• 1.2 賽道存儲技術10-12
• 1.3 磁疇結構12-16
• 1.3.1 磁疇形成的原因12-13
• 1.3.2 磁疇分類13-14
• 1.3.3 磁疇和磁疇壁的形成14-16
• 1.4 磁疇壁的運動16-20
• 1.4.1 磁場驅動磁疇壁的運動16-17
• 1.4.2 自旋波驅動磁疇壁的運動17-18
• 1.4.3 電流驅動磁疇壁的運動18-20
• 1.5 溫度的影響20-22
• 參考文獻22-25
• 第二章 自旋動力學方法25-39
• 2.1 模型與哈密頓量25-26
• 2.2 Landau-Lifshitz-Gilbert方程26-27
• 2.3 有效場的計算27-30
• 2.4 LLG方程顯示形式30-33
• 2.5 熱場的計算33-37
• 2.5.1 熱場的確定33-35
• 2.5.2 隨機LLG方程的數(shù)值積分35-36
• 2.5.3 顯示LLG方程的積分公式36-37
• 參考文獻37-39
• 第三章 溫度對電流驅動磁疇壁運動的影響39-48
• 3.1 引言39
• 3.2 模型39-41
• 3.3 結果與討論41-45
• 3.4 小結45-46
• 參考文獻46-48
• 第四章 溫度影響下缺陷對疇壁動力學的影響48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 模型48-49
• 4.3 結果與討論49-56
• 4.4 小結56
• 參考文獻56-58
• 碩士學位期間發(fā)表或即將發(fā)表的論文目錄58-59
• 致謝59-60

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本文編號：650093