退磁效应对磁性薄膜-衬底微悬臂梁弯曲性质的影响

摘要

磁性薄膜-衬底微悬臂梁弯曲性质的模型计算研究对实验制备、测量和应用具有一定的参考意义。本文研究了退磁效应对磁性薄膜-衬底微悬臂梁弯曲性质的影响。首先，根据以往的理论体系以及前期实验研究的报道，推导了悬臂梁弯曲而产生的静磁能，静磁能由塞曼能，各向异性能以及退磁能等三个部分组成。接着从基于能量极小原理的四参量变分理论，给出了弯曲薄膜-衬底系统的弹性能和磁弹性能，并解析求解了包含弯曲引起的附加静磁能的悬臂梁系统的平衡时薄膜衬底悬臂梁的弯曲曲率和给定磁场下的悬臂梁挠度。其次，将论文给出的弯曲曲率公式我们在高退磁能极限下定性讨论，并与前人的工作进行比较，证明了公式的合理性。进一步将理论结果推广到磁致伸缩薄膜/非磁衬底/磁致伸缩薄膜三层悬臂梁的情况，并推导得到了三层悬臂梁系统的静磁能，弯曲曲率，有效杨氏模量以及弯曲扰度公式。最后，定量讨论了退磁效应对悬臂梁弯曲曲率的影响，得到悬臂梁的长度和衬底的厚度为影响静磁效应的最主要因素。同时得到薄膜有效杨氏模量随着厚度比的增加并非单调减小而是达到极小值之后缓慢增加。此外，随着磁场的增加局域磁矩相对于悬臂梁表面偏离越大，因此在较大的磁场下塞曼能减小为零，退磁能增加至最大。薄膜的磁化强度随磁场的变化较小。所得结果对磁致伸缩薄膜-衬底悬臂梁器件的开发利用和测量薄膜磁致伸缩系数的悬臂梁技术的修正具有一定的参考意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

§1．1 研究背景

§1．2 磁性微纳悬臂梁的静态弯曲性质的研究概况

§1．2．1 磁致伸缩材料与结构

§1．2．2 退磁效应与弯曲薄膜的磁极效应

§1．2．3 磁致伸缩薄膜-衬底悬臂梁静态弯曲性质的研究进展

§1．3 论文内容安排

第二章 退磁效应和悬臂梁静态弯曲的稳定状态

§2．1 悬臂梁弯曲问题的物理模型

§2．1．1 弯曲磁性薄膜的静磁能

§2．1．2 弯曲薄膜-衬底系统的弹性能和磁弹性能

§2．1．3 薄膜-衬底悬臂梁的平衡弯曲曲率

§2．1．4 静磁效应与弯曲挠度

§2．2 磁性薄膜／非磁衬底／磁性薄膜三层悬臂粱结构

§2．3 本章小结

第三章 退磁效应对悬臂梁弯曲性质的影响

§3．1 悬臂梁弯曲挠度

§3．2 薄膜有效杨氏模量

§3．3 局域磁矩和磁化强度

§3．4 结论

第四章 总结与展望

§4．1 全文总结

§4．2 后期工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间取得的科研成果