28670.鐵磁薄膜中的靜磁學(xué)和磁動(dòng)力學(xué)

1、By【W(wǎng)angZiqian】ADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofMicroelectronicsandSolidStateElectronicsShanghaiInstituteofTechnicalPhysicsApril22，2014摘

2、要摘要微波和磁性材料之間有著復(fù)雜的相互作用。在微波的激勵(lì)作用下，磁性材料的磁矩或自旋的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是一種進(jìn)動(dòng)的模式。這一進(jìn)動(dòng)模式對(duì)微波的偏振，頻率以及材料本身的磁化狀態(tài)相當(dāng)敏感。傳統(tǒng)上來(lái)說(shuō)，磁性材料對(duì)微波的響應(yīng)測(cè)量可以由微波共振腔來(lái)實(shí)現(xiàn)：將磁性樣品放置于共振腔內(nèi)，并由此檢測(cè)出微波反射普和透射譜。這樣的技術(shù)可以輕易的檢測(cè)出鐵磁共振和自旋波(磁振子)的激發(fā)。另一種重要的檢測(cè)方法——電學(xué)檢測(cè)，則側(cè)重于鐵磁材料在微波頻率激勵(lì)之下的直流響應(yīng)。相比于共

3、振腔檢測(cè)技術(shù)，電學(xué)檢測(cè)最主要的優(yōu)點(diǎn)就是它的相位敏感性：其檢測(cè)的直流響應(yīng)譜的強(qiáng)度可以部分的反映出磁性材料對(duì)微波的能量吸收，而信號(hào)的線形則直接反映了磁矩進(jìn)動(dòng)的相位。因此，這一技術(shù)擴(kuò)展了磁性材料在微波射頻領(lǐng)域的適用性。從應(yīng)用的角度來(lái)說(shuō)，基于電學(xué)檢測(cè)技術(shù)，薄膜形狀的鐵磁材料可以被發(fā)展為一種更先進(jìn)的電磁波傳感器。這樣的傳感器有著高度集成化的優(yōu)點(diǎn)，因此可以達(dá)到亞毫米級(jí)的空間分辨，并同時(shí)有相位分辨的功能。本篇論文所代表的工作的主要目的之一，就是實(shí)現(xiàn)一

4、種能夠?qū)﹄姶挪ㄟM(jìn)行空問(wèn)相位和偏振的檢測(cè)技術(shù)。首先，我們實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁化強(qiáng)度矢量和外加恒定磁場(chǎng)之間的關(guān)系的建模；其次，我們提供了對(duì)微波激勵(lì)下的磁矩進(jìn)動(dòng)模式的精確描述，并最終實(shí)現(xiàn)了一種快速的，低功耗的，有著高度空間分辨和相位分辨功能的電磁波偏振檢測(cè)技術(shù)。不僅僅是廣泛的應(yīng)用前景，人們通過(guò)電學(xué)檢測(cè)也可能更好的標(biāo)定磁性材料的一些重要的磁學(xué)性質(zhì)。本文同樣提供了一種以電學(xué)檢測(cè)為輔助手段，測(cè)量鐵磁薄膜的各向異性，飽和磁化強(qiáng)度和退磁因子的方法。此外，電學(xué)檢測(cè)