调制磁晶各向异性优化斯格明子的赛道设计

摘要

磁性斯格明子，由于它的稳定性、小尺寸和所需相当低的驱动电流等优点，有望成为代替磁畴壁的下一代的数据存储的基本单元。然而，由于受到马格努斯力的作用，斯格明子会在偏离电流的方向运动，因此可能在赛道的边缘处湮灭，造成信息的丢失。本论文运用微磁学的方法理论，采用OOMMF软件进行三维模拟，计算了斯格明子在通过调制磁晶各向异性来优化的两种赛道中的运动情况，主要结果如下:
　　1.提出了一种基于斯格明子的新型赛道结构，即在CoPt赛道的两侧边缘对称地加上高K材料，该赛道能很好地将斯格明子限制在赛道的中间区域，并且还能解决斯格明子在赛道末端的堵塞和在边缘处的湮灭问题。此外，斯格明子在靠近赛道的边界处会发生横向和纵向的振荡行为，但赛道两侧边缘的DMI值对斯格明子的运动几乎无影响。另外，通过调节赛道的材料和几何参数优化赛道设计，能实现较小的驱动电流获得较大的斯格明子运动速度。
　　2.提出了一种双通道的赛道结构，更新和优化了在赛道中二进制数据的表示方式。模拟结果显示，通过改变D、wm、Kuv的值，可以调节斯格明子在单通道或双通道中运动。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 磁学的起源与发展

1．2 磁性与磁性材料分类

1．2．1 磁性概述

1．2．2 物质的磁性分类

1．2．3 磁性材料的分类

1．3 磁畴

1．3．1 磁畴的基本概念

1．3．2 磁畴壁及其分类

1．3．3 赛道存储器

1．4 特殊的磁畴壁结构：斯格明子

1．4．1 斯格明子的概述

1．4．2 斯格明子的产生机制和研究历程

1．4．3 斯格明子的观察和探测方法

1．4．4 斯格明子的动力学

1．5 本论文的内容和意义

2 基本原理及方法

2．1 微磁学基本理论

2．2 LLG方程(Landau-Lifshitz-Gilbert方程)

2．3 关于OOMMF软件

2．4 关于Thiele方程

3 一种传输斯格明子(Skyrmion)的新型优化赛道

3．1 引言

3．2 计算模型和方法

3．3 计算结果与讨论

3．3．1 斯格明子在赛道中的运动和振荡

3．3．2 斯格明子赛道的优化

3．3．3 赛道边缘的DMI值对斯格明子速度的影响

3．3．4 斯格明子的能量和位移随时间的演化过程

3．3．5 赛道边缘附近的自旋分布

3．4 结论

4 斯格明子在双通道赛道中的运动

4．1 引言

4．2 计算模型及方法

4．3 计算结果与讨论

4．3．1 数据表示

4．3．2 斯格明子在双通道的赛道中的运动

4．3．3 赛道的材料和几何参数对斯格明子变换通道行为的影响

4．4 结论

5 结论与展望

参考文献

致谢

在校期间的研究成果