磁納米條中疇壁調(diào)控與電流驅(qū)動(dòng).pdf

1、磁性材料一直是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域中的重要載體，隨著對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度和數(shù)據(jù)讀取速度的要求的提高，磁納米線中的疇壁及疇壁運(yùn)動(dòng)在過去的幾十年中被廣泛的關(guān)注著。磁疇被用來作為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的單元，而磁疇與磁疇之間的過渡區(qū)域被稱為疇壁。穩(wěn)定的疇壁結(jié)構(gòu)與材料的屬性參數(shù)有關(guān)。對(duì)于數(shù)據(jù)的讀取人們提出可以通過對(duì)疇壁的移動(dòng)，即將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的單元移動(dòng)到讀取設(shè)備上而取代傳統(tǒng)的通過旋轉(zhuǎn)磁盤來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取，可以提高讀取的速度和實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)而提高存儲(chǔ)密度。磁場(chǎng)可以用來驅(qū)動(dòng)疇壁

2、，但是相鄰的疇壁容易在磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下相向運(yùn)動(dòng)而使得中間的磁疇內(nèi)的數(shù)據(jù)丟失，而用極化電流驅(qū)動(dòng)疇壁將避免這樣的情況出現(xiàn)，故電流驅(qū)動(dòng)疇壁成為了當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。本文采用自旋動(dòng)力學(xué)方法對(duì)磁性納米條中疇壁的調(diào)控和自旋極化電流疇壁運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)行了研究。
　　 第一章緒論部分主要介紹了磁性材料在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用的發(fā)展，疇壁的相關(guān)知識(shí)以及疇壁運(yùn)動(dòng)方面已有的研究結(jié)果。第二章介紹了本論文工作所采用的計(jì)算模擬方法——自旋動(dòng)力學(xué)模擬方法，還介紹了用快速傅里葉

3、變換計(jì)算有效場(chǎng)以及能夠快速找到平衡態(tài)的改進(jìn)方法。
　　 第三章中討論了在鐵磁納米條中不同疇壁結(jié)構(gòu)的調(diào)控方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn):各向同性或者若單軸各向異性的體系中，更容易產(chǎn)生的靜磁結(jié)構(gòu)是單渦旋結(jié)構(gòu)。并且在本文提出了用釘扎邊界磁矩的方法來控制產(chǎn)生鐵磁納米條中的單渦旋和雙渦旋的結(jié)構(gòu)類型。這種方法能夠用來作為在鐵磁納米條中寫入數(shù)字信息的一個(gè)輔助方法，當(dāng)移除釘扎條件，渦旋結(jié)構(gòu)也能夠保持很好的穩(wěn)定性，也就是說，對(duì)于一些特定的數(shù)字信息，我們能夠通過釘

4、扎邊界自旋來控制產(chǎn)生磁疇結(jié)構(gòu)去表示數(shù)字信息。另外，用釘扎方法得到的渦旋結(jié)構(gòu)在外場(chǎng)下的穩(wěn)定性得到了提高。但是值得一提的是，對(duì)于很長(zhǎng)的納米條，只考慮兩個(gè)邊界，即沿著y方向，而沒有x方向的邊界，這樣的情況下，沿y方向的磁場(chǎng)脈沖可以用作邊界釘扎的效果作用于體系而達(dá)到控制的目的。另外發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，寬度越窄的體系容易產(chǎn)生橫向疇壁，而寬度較寬的體系容易產(chǎn)生渦旋疇壁和渦旋構(gòu)型。
　　 第四章討論了在自旋極化電流作用下疇壁的運(yùn)動(dòng)，通過分析加入自旋

5、傳輸力矩后的Landau-Lifshitz-Gilbert(LLG)方程，著重討論了對(duì)疇壁縱向和橫向運(yùn)動(dòng)有影響的力矩。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在自旋極化電流驅(qū)動(dòng)疇壁的力矩中，絕熱項(xiàng)力矩的作用是使疇壁向電子的移動(dòng)方向移動(dòng)，并且電流密度越大，疇壁移動(dòng)速度越快;而對(duì)疇壁橫向運(yùn)動(dòng)有作用的是非絕熱項(xiàng)力矩和系統(tǒng)的內(nèi)力作用，兩者存在競(jìng)爭(zhēng)，也存在相互輔助，這取決于非絕熱項(xiàng)的正負(fù)，即衰減系數(shù)α與非絕熱項(xiàng)力矩β的大小關(guān)系。然后系統(tǒng)內(nèi)力作用包括相鄰磁矩間的交換相互作用，偶