斯格明子边界效应和运动学特征的研究

摘要

磁性材料是一种古老且具有旺盛生命力的功能材料。作为磁性材料的一个重要的分支，磁存储材料广泛地应用于日常生活中。目前，斯格明子(skyrmion)是磁存储材料的新星，它有望成为只需极小电流就可驱动的未来数据存储器和逻辑设备的基本存储单元。其中，以斯格明子为基础的赛道内存因非易失性、高效节能、超高存储密度和极小的欧姆热等优点引起了国内外普遍关注。本论文利用三维微磁学模拟软件OOMMF(the Object-Oriented MicroMagnetic Framework)，计算了在受限系统中，边界对斯格明子成核情况的影响以及在周期性赛道上斯格明子的运动学特征，主要的研究结果如下:
　　1.只有当自旋极化电流注入区域和铁磁纳米赛道端部之间的距离超过某一阈值（临界距离dc）时，稳定的斯格明子才能通过注入垂直自旋极化电流而产生;当距离未达到临界距离dc时，将会产生除斯格明子之外的其他自旋结构，这些自旋结构在电流的驱动下最终都会湮灭;不同的自旋结构所对应的能量也会不同，但是斯格明子态的能量最低。只有合适的电流密度、磁性参数和材料参数下才能成功地产生斯格明子。形成单个和同时形成多个斯格明子的临界距离dc是相同的。
　　2.在周期性赛道上斯格明子的运动学特征:进一步证实了边缘高磁晶各向异性材料可有效地抑制由马格努斯力引起的横向漂移;赛道的窄部和宽部分别对应于能量曲线的峰值和谷值，并且得证于斯格明子的驰豫过程;只有合适的驱动电流密度和赛道窄部才能使斯格明子通过所有的窄部且不湮灭。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 磁学的发展

1．2 磁性及磁性物质的分类

1．2．1 磁性概述

1．2．2 磁性物质的分类

1．3 磁畴

1．3．1 磁畴和畴壁

1．3．2 畴壁动力学

1．4 特殊的畴壁结构：磁性斯格明子

1．4．1 斯格明子的概述

1．4．2 斯格明子的产生机制和发展

1．4．3 斯格明子动力学

1．5 本论文的内容和意义

2 关于计算工具

2．1 微磁学

2．2 LLG方程(Landau-Lifshitz-Gilbert方程)

2．3 OOMMF概述

3 铁磁纳米赛道上斯格明子的边界效应

3．1 引言

3．2 计算模型

3．3 计算结果及讨论

3．3．1 斯格明子成核的临界距离

3．3．2 两种类型畴壁的时间演化

3．3．3 具体的能量分析

3．3．4 斯格明子成核的相图

3．3．5 斯格明子的湮灭

3．4 结论

4 周期性赛道上斯格明子的运动

4．1 引言

4．2 计算模型

4．3 计算结果及讨论

4．3．1 斯格明子在不同赛道上的运动

4．3．2 不同周期性赛道上斯格明子的能量图景

4．3．3 斯格明子的弛豫过程

4．3．4 斯格明子的位置相图

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