鐵磁性離散納米點鏈結(jié)構(gòu)的磁化行為.pdf

1、近年來，研究鐵磁納米結(jié)構(gòu)的靜態(tài)內(nèi)部自旋結(jié)構(gòu)分布以及動態(tài)的磁疇壁動力學行為已成為自旋電子學領域的熱門研究課題之一。特別是圖案化鐵磁性納米結(jié)構(gòu)的磁化行為研究對于未來自旋電子學的應用有著非常重要的意義，比如：自旋晶體管、自旋邏輯器件、自旋納米振蕩器、高密度非易失性存儲器等。在鐵磁性納米線中其磁化狀態(tài)是以磁疇壁移動來實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，而且磁疇壁的移動可以通過很多方式來實現(xiàn)，比如，施加外磁場、自旋轉(zhuǎn)移矩、傳播中的自旋波、溫度梯度場等。在鐵磁性納米線中的磁

2、疇壁類似于一種孤立子，在不同的外場作用下可以通過密集的局部能量來維持自身的形狀和速度。在具體實驗及應用中，為了精確地控制磁疇壁的運動行為，人們利用微/納米加工技術(shù)在鐵磁性納米線的邊緣上人為地引入結(jié)構(gòu)性缺陷，比如：納米凹槽、納米點缺口、周期性形變等。盡管如此，精確預測鐵磁性納米線中磁疇壁的動力學行為依然是一個具有一定難度的技術(shù)挑戰(zhàn)。到目前為止，只能借助數(shù)值模擬方法對磁疇壁的動力學行為進行探索性分析和研究。
　　隨著納米工藝的發(fā)展，人

3、們有望在磁性量子元胞自動機中精確預測磁疇壁的類孤立子動力學行為。磁性量子元胞自動機以獨特的設計理念可有效地對每個量子元胞的磁化信息進行邏輯處理，甚至將其信息沿著所期望的方向進行傳遞。它有著很多優(yōu)點，比如：高密度、高速度、低功耗、室溫操作等。由于磁性量子元胞自動機的自身結(jié)構(gòu)特點，在其體系中有望實現(xiàn)高速、低閾值磁場、低功耗的磁化狀態(tài)傳遞—虛擬磁疇壁傳播。在本文中，我們利用一種具備磁性量子元胞自動機結(jié)構(gòu)特點的離散鐵磁性扁平/顆粒狀納米點鏈結(jié)構(gòu)

4、體系中通過微磁學模擬研究了虛擬磁疇壁的動力學行為以及靜態(tài)自旋結(jié)構(gòu)分布。具體內(nèi)容如下：
　　1.我們通過微磁學模擬方法研究了在L型離散排布的鐵磁性扁平狀納米點鏈結(jié)構(gòu)中虛擬磁疇壁的動力學行為。在不同的外驅(qū)動磁場條件下，研究了納米點的形狀對虛擬磁疇壁動力學行為的影響。通過模擬我們觀察到了一種臺階狀的磁化狀態(tài)傳遞行為—虛擬磁疇壁傳播行為。有趣的是，在較高外驅(qū)動磁場作用下這種虛擬磁疇壁傳播行為中不出現(xiàn)沃克崩潰（Walker Breakdow

5、n）現(xiàn)象。更有趣的是，在不同形狀納米點的鏈狀結(jié)構(gòu)上其虛擬磁疇壁的脫釘場（Depinning Field）下平均速度幾乎相等。不僅如此，我們還發(fā)現(xiàn)其脫釘場的大小取決于納米點形狀的長寬比值，而且磁疇壁的平均速度還取決于外加磁場與固有釘扎場之間的比值關(guān)系。此外，根據(jù)模擬數(shù)據(jù)我們還總結(jié)出了磁疇壁的平均速度與納米點形狀和外加磁場之間的經(jīng)驗關(guān)系式。我們認為這些結(jié)果應歸因于鐵磁性扁平狀納米離散系統(tǒng)中相鄰納米點間的偶極場相互作用。
　　2.我們研

6、究了由五個鐵磁性納米立方體組成的一維陣列結(jié)構(gòu)的靜態(tài)三維內(nèi)部自旋結(jié)構(gòu)分布。為了改變相鄰鐵磁性納米立方體之間的靜磁相互作用，我們采用施加外磁場的方法來調(diào)控鐵磁納米立方體陣列的外部靜磁環(huán)境。在不同的外部靜磁環(huán)境條件下，我們觀察了每個鐵磁性立方體表面的自旋結(jié)構(gòu)分布以及其內(nèi)部布洛赫線（Bloch-line）的具體取向。隨著外磁場強度的增加，我們發(fā)現(xiàn)鐵磁性立方體陣列中每個表面的自旋結(jié)構(gòu)分布狀態(tài)以及其布局出現(xiàn)相應的改變，這與該體系退磁能與磁交換能的相