磁纳米结构中涡旋畴壁的动力学行为研究

摘要

磁纳米结构中的畴壁在高密度存储、逻辑器件以及纳米振荡器中有良好的应用前景，其静态和动态行为得到了广泛的关注。
　　本文用微磁模拟的方法对纳米线中涡旋畴壁的动力学进行了研究。首先对涡旋畴壁在磁场大于Walker磁场时的运动进行了研究。然后以不同的涡旋畴壁状态为初态，研究了在磁场驱动下，初态对畴壁动力学行为的影响。最后研究了在磁场大于Walker磁场时，电流的加入对涡旋畴壁振荡行为的影响。主要工作和结果如下:
　　(1)研究了不同纳米线中涡旋畴壁的振荡行为，发现涡旋畴壁在振荡过程中除了极性变化外，还有可能发生旋性改变。旋性改变与否强烈依赖于纳米线尺寸，并与磁场和阻尼系数有关。利用这一特性，在选取适当的纳米线尺寸情况下，可以通过磁场来调控涡旋畴壁的状态，实现不同状态间的转化。
　　(2)对不同磁场驱动下不同初态涡旋畴壁的运动状态进行了研究，发现涡旋畴壁的运动速度以及振荡频率与畴壁的螺旋性有关。不同螺旋性的的涡旋畴壁的动力学行为略有不同。
　　(3)在磁场驱动的纳米线中加入电流，研究了在磁场和电流共同作用下涡旋畴壁的动力学行为。研究发现电流不仅影响畴壁的平动，而且对畴壁的振荡频率也有调制作用。除此之外，电流还会影响畴壁的稳定性，当电流增大时，畴壁振荡过程中可能出现涡旋到反涡旋畴壁的转换。

目录

声明

摘要

1．1 畴壁概述

1．1．1 磁畴和畴壁

1．1．2 畴壁的分类

1．2 纳米线中的畴壁运动

1．2．1 磁场驱动畴壁运动

1．2．2 电流驱动畴壁运动

1．3 畴壁动力学行为的研究

1．4 纳米线中畴壁运动的应用

1．4．1 赛道存储器

1．4．2 自旋纳米振荡器

1．4．3 基于涡旋畴壁的纳米器件

1．5 本论文的主要工作

2．1 磁性理论

2．1．1 磁畴理论

2．1．2 原子级磁性理论

2．1．3 微磁学理论

2．2 磁体内的相互作用能

2．2．1 退磁能

2．2．2 交换能

2．2．3 磁晶各项异性能

2．2．4 塞曼能

2．3 模拟软件OOMMF介绍

2．3．1 OOMMF的数值求解方法

2．3．2 OOMMF的主要功能模块

3．1 引言

3．2 模拟参数

3．3 涡旋畴壁的两种振荡模式

3．4 畴壁两种振荡模式的能量分析

3．5 涡旋畴壁的旋性与磁场的关系

3．6 涡旋畴壁的旋性与阻尼系数的关系

3．7 涡旋畴壁的旋性与纳米线尺寸的关系

3．8 脉冲磁场调控涡旋畴壁的旋性

3．9 本章小结

4．1 前言

4．2 模拟参数

4．3 涡旋畴壁的四种状态

4．4 初态不同的涡旋畴壁在磁场驱动下的运动

4．4．1 磁场小于Walker磁场时初态对畴壁运动的影响

4．4．2 在磁场略大于Walker磁场时初态对畴壁运动的影响

4．4．3 在磁场远大于Walker磁场时初态对畴壁运动的影响

4．5 初态的设计对振荡运动的影响

4．6 本章小结

5．1 引言

5．2 模拟参数

5．3 畴壁旋性不变时电流对振荡行为的影响

5．3．1 畴壁振荡与电流平衡

5．3．2 振荡频率与磁场和纳米线尺寸的关系以及平衡电流对其的影响

5．3．3 磁场、纳米线尺寸与阻尼系数对平衡电流的影响

5．4 畴壁旋性变化时电流对振荡行为的影响

5．5 有反涡旋畴壁出现时电流对振荡行为的影响

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

致谢

参考文献

附录