溫度影響下橫向磁疇壁運動的自旋動力學(xué)的研究.pdf

1、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(guān)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(nèi)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(yīng)用價值，這使得磁納米結(jié)構(gòu)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(guān)注和研究。磁納米材料中磁疇

2、的動力學(xué)行為也成為人們科學(xué)探究的焦點。目前由自由電子引起的自旋轉(zhuǎn)移力矩效應(yīng)導(dǎo)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(yīng)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。
　　在緒論部中介紹了磁性材料的歷史、磁材料在當(dāng)今社會的應(yīng)用和在存儲方面的強(qiáng)大優(yōu)勢。同時也介紹了有關(guān)磁疇、磁疇壁的一些概念，以及關(guān)于磁疇壁運動的介紹。

3、　　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(xué)模擬方法。
　　第三章采用微磁模擬方法，研究溫度影響下電流驅(qū)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(jī)理。研究結(jié)果表明:電流驅(qū)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(gòu)型造成影響。溫度對電流驅(qū)動疇壁運動的影響分為兩種情況。當(dāng)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

4、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(dāng)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(jìn)動，溫度會抑制這樣的形變過程（也

5、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(jié)果。
　　第四章探究了隨機(jī)的材料缺陷對疇壁動力學(xué)的影響，同時還考慮了局部焦耳熱的作用。一方面發(fā)現(xiàn)疇壁在經(jīng)過缺陷時會導(dǎo)致面外磁矩的變化，從而導(dǎo)致疇壁速度的變化。當(dāng)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(dāng)電流較大，大于臨界電流時，疇壁原

6、本規(guī)律的翻轉(zhuǎn)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(dāng)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(yīng)。當(dāng)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(yuǎn)近對疇壁釘扎也有明顯影響。研究表明這是面外磁矩的導(dǎo)致的，當(dāng)疇壁距離缺陷較遠(yuǎn)，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(dāng)疇壁距離缺陷較近，疇壁面