消磁场对纳米铁磁线磁畴壁动力学行为的影响

为了实现基于磁畴壁运动的自旋电子学装置, 掌握磁畴壁动力学行为是重要争论之一.研究了在外磁场驱动下L-型纳米铁磁线磁畴壁的动力学行为. 通过微磁学模拟,在各种外磁场的驱动下考察了纳米铁磁线磁畴壁的动力学特性; 在较强外磁场的驱动下, 在不同厚度纳米线上考察了纳米线表面消磁场对磁畴壁动力学行为的影响. 为了进一步证实消磁场对磁畴壁动力学的影响, 在垂直于纳米线表面的外磁场辅助下分析了磁畴壁的动力学行为变化. 结果表明, 随着纳米线厚度和外驱动磁场强度的增加, 增强了纳米线表面的消磁场的形成, 使得磁畴壁内部自旋结构发生周期性变化, 导致磁畴壁在纳米线上传播时出现Walker崩溃现象. 在垂直于纳米线表面的外磁场辅助下, 发现辅助磁场可以调节消磁场的强度和方向. 这意味着利用辅助磁场可以有效地控制纳米铁磁线磁畴壁的动力学行为.     

磁畴和畴壁的实验演示

利用透射光法进行磁畴和畴壁的实验演示，在磁性材料中的薄膜中，若无外加磁场时，可以观察到很多蜿蜒曲折的条状磁畴，当垂直薄膜面上加一个磁场（磁化场）时，这些条状磁畴就会产生变化，凡与外加磁场方向一致的磁畴体积扩大，与加外磁场方向相反的磁畴体积会缩小。     

磁畴壁拓扑结构研究进展

拓扑磁性斯格明子作为信息载体单元具备高可靠性、高集成度、低能耗等优势,有望提高数据读写精度、降低功耗,从而研发新型拓扑自旋电子学材料与原理型器件,为信息技术、5G通信和大数据等的高速发展提供材料与技术支持.但磁性斯格明子同时存在需要磁场稳定以及电流驱动下斯格明子霍尔效应引起偏转等缺点,严重阻碍了其在实际器件中的应用,因此探索新型拓扑磁畴结构和适宜应用的材料体系成为研究的关键.本文将重点介绍自2013年理论预言磁畴壁斯格明子以来,利用高分辨率洛伦兹透射电子显微镜原位实空间发现并研究磁畴壁拓扑麦纫和磁畴壁斯格明子的实验工作.首次在范德瓦耳斯Fe_5–xGeTe₂二维磁性材料中发现温度诱发的180°磁畴壁转变为拓扑麦韧链,研究了磁畴壁麦纫态在外界电场、磁场作用下的集体运动行为,揭示了基于自旋重取向、磁畴壁限域效应以及弱相互作用下生成磁畴壁拓扑态的机制.在该机制指导下,设计制备了具有自旋重取向的GdFeCo非晶亚铁磁薄膜,不仅获得了磁畴壁麦纫,验证了生成机制的普适性,还成功实现了畴壁麦韧对到畴壁斯格明子的可逆拓扑转变,开辟了基于磁畴壁等内禀限域效应开展...     

磁膜畴壁蠕移的频率特性

本文叙述难向交变场频率（５０ｃ／ｓ－２００Ｍｃ／ｓ）对坡莫会金磁膜中畴壁蠕移的影响（即蠕移频谱）的实验结果．实验发现蠕移频谱上有三个峰出现,即１１０－１４０Ｍｃ／ｓ的高频峰,３０－４０Ｍｃ／ｓ的中频峰和１００ｋｃ／ｓ的低频峰．并测定了磁膜厚度、难向直流偏场对蠕移频谱的影响．对壁线运动和与之伴随产生的暂态逸散场的初浅的理论分析表明：（１）壁线运动的暂态逸散场是导致畴壁蠕移的一个原因;（２）壁线运动有共振特征,蠕移频谱上的高频峰和中频峰的出现分别是９０°线（或Ｎｅｅｌ线）和Ｂｌｏｃｈ线共振的反映;（３）低频下的蠕移不是壁线运动的暂态逸散场引起,而可能是由Ｎｅｅｌ壁段的某种作用所导致．     

铁磁/反铁磁双层膜系统中的磁畴动力学行为

比较了铁磁单层膜与铁磁/反铁磁双层膜结构中的磁畴演化行为, 发现由于反铁磁层膜对铁磁层膜的耦合作用使得系统的磁畴壁厚度、 磁畴壁等效质量、磁畴壁移动速度等发生了改变, 系统的矫顽场增强, 并出现了交换偏置场. 文章具体研究了反铁磁层耦合作用下其磁畴壁厚度、 等效质量以及磁畴壁移动速度等与反铁磁层的净磁化、 磁各向异性、界面耦合强度以及温度等的关系; 并研究了其对铁磁/反铁磁双层膜中的交换偏置场、矫顽场的影响. 进而 从磁畴结构的形成及其演化上揭示了铁磁/反铁磁双 层膜中出现交换偏置以及矫顽场增加的物理机制.     

二维伊辛模型的畴壁动力学

表面可以改变纳米磁性薄膜的结构和相变温度,畴壁动力学由此成为研究的重点。本文采用动力学蒙特卡罗模拟方法,对二维Ising模型磁畴界面的非平衡动力学展开数值研究。系统初态设为半正半负,即由完全有序但自旋取向完全相反的两部分组成,其间的磁畴壁随时间生长。通过对磁化标度形式的分析,发现畴壁内外的动力学标度形式虽然相同,但临界指数在数值上却存在很大差异,相差一个 =1,这是由初始条件导致的。     

二维伊辛模型的畴壁动力学

表面可以改变纳米磁性薄膜的结构和相变温度,畴壁动力学由此成为研究的重点.本文采用动力学蒙特卡罗模拟方法,对二维Ising模型磁畴界面的非平衡动力学展开数值研究.系统初态设为半正半负,即由完全有序但自旋取向完全相反的两部分组成,其间的磁畴壁随时间生长.通过对磁化标度形式的分析,发现畴壁内外的动力学标度形式虽然相同,但临界...     

管状和闭合磁畴壁的拓扑分类

本文从拓扑学角度,对管状磁畴壁和闭合磁畴壁静态结构的分类问题,做了统一处理。这两种磁畴壁的同伦类集合G_W⁽ⁿ⁾和G_W⁽ⁿ⁾,分别与S²→S²和S³→S²的n+1基点连续映射的相对同化类集合是一一对应的,因而构成同构于整数加群Z的群,分别称为n式管壁群和n式闭壁群。重新讨论了Slonczewski等人定义的“绕数”,找出了用它表征管壁 关键词：     

难向交变场频率对磁膜畴壁蠕移的影响

Middelhoek观察到,即使沿铁磁薄膜的易磁化方向的磁场小于壁移矫顽力,只要在难磁化方向同时加有交变场,畴壁也会缓慢地移动。这种现象被称为畴壁蠕移(domainwall creeping)。他从实验上证明,在较厚的(～1200A)膜中,这类现象是与畴壁类型的转变(Bloch-Neel-Bloch)联系着的;而在较薄的(～500A)膜中,则是与Bloch线的移动联系     

电流驱动下磁畴壁快速运动的研究

在2011年第7期出版的Physics Today杂志上刊登了一篇关于自旋极化电流驱动磁畴壁运动的文章,介绍了该领域的最新进展.现对该文主要内容摘译如下:磁体具有净磁矩,但这并不意味着所有的非配对自旋指向同一方向.通常情况下,多个具有不同磁矩方向的磁畴同     

面内场对三类硬磁畴的影响

采用直流偏场整形的方法,研究了面内场对石榴石磁泡薄膜中三类硬磁畴的影响.得到面内场作用下三类硬磁畴畴壁中垂直布洛赫线(VBL)是逐步解体的,而且三类硬磁畴具有相同的临界面内场范围［H¹_ip,H²_ip］,其中H¹_ip是硬磁畴中VBL开始丢失时的临界面内场,H²_ip是VBL完全丢失 关键词： 硬磁畴 整形 垂直布洛赫线     

磁性材料的磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构

首先简要地介绍了磁性材料中磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构以及相互之间的关系. 一方面, 磁畴结构由材料的磁结构、内禀磁性和微结构因素决定; 另一方面, 磁畴结构决定了材料磁化和退磁化过程以及技术磁性. 拓扑学与材料物理、材料性能的联系越来越紧密. 最近的研究兴趣集中在一些拓扑磁性组态, 如涡旋、磁泡、麦纫、斯格米子等. 研究发现这些拓扑磁结构的拓扑性质与磁性能密切相关. 然后从尺寸效应、缺陷、晶界三个方面介绍国际学术界在磁结构、磁畴结构和拓扑磁结构方面的进展. 最后介绍了在稀土永磁薄膜材料的微观结构、磁畴结构和磁性能关系、交换耦合纳米盘中的拓扑磁结构及其动力学行为方面的工作. 通过对文献的评述, 得到以下结论: 开展各向异性纳米复合稀土永磁材料的研究对更好地利用稀土资源具有重要的意义. 可以有目的地改变材料的微结构, 可控地进行磁性材料的磁畴工程, 最终获得优秀的磁性能. 拓扑学的概念正在应用于越来越多的学科领域, 在越来越多的材料中发现拓扑学的贡献. 研究磁畴结构、拓扑磁性基态或者激发态的形成规律以及动力学行为对理解量子拓扑相变以及其他与拓扑相关的物理效应是十分重要的. 也会帮助理解不同拓扑学态之间相互作用的物理机制及其与磁性能之间的关系, 同时拓展拓扑学在新型磁性材料中的应用.     

纳米晶永磁中面缺陷对畴壁钉扎机理的研究

畴壁钉扎模型的矫顽力可以表示为Hc=αpink2K1/μ0Ms-NeffMs，计算了微结构参数αpink随面缺陷内磁性参数A′和K′1的变化情况.结果表明，αpink可以在很宽的范围里取值.结合纳米单相Nd2Fe14B磁体，研究了晶粒边界的磁性参数和晶界厚度对αpink的影响，当A′/A=05，K′1/K1=01，以及晶界厚度r0＝332nm时，αpink最大.同时研究了纳米复相Nd2Fe14B/α-Fe磁体的αpink随α-Fe晶粒尺寸r0的变化情况，当r0＝7nm时，αpink最大. 关键词： 面缺陷 矫顽力 钉扎机理 纳米晶     

磁畴壁手性和磁斯格明子的拓扑性表征及其调控

磁性斯格明子由于拓扑的保护性,具有很高的稳定性和较小的临界驱动电流,有望应用于未来的赛道存储器件中.而在中心对称体系,由于偶极作用的各向同性,磁泡的拓扑性和螺旋度都呈现出多样性的特征.其中非平庸的磁泡即等同于磁性斯格明子.我们通过近期实验结果,结合微磁学模拟的方法,发现在中心对称体系中磁斯格明子的拓扑性会受到体系垂直各向异性的调控.另外在加磁场的演变过程中,会很大程度上依赖于基态畴的畴壁特性.磁场的倾斜或者一定的面内各向异性也会改变磁斯格明子的形态.通过对材料的基态磁结构及磁各向异性的调节,辅助以面内分量的控制,可以对基态磁畴、进而对磁斯格明子的拓扑性实现调控.这对磁斯格明子在电流驱动存储器件中的应用具有重要意义.     

磁性金属纳米结构的畴壁特性与磁逻辑电路构筑

自旋电子学由于其丰富的物理内涵和广泛的应用前景受到学术界和工业界的高度重视,成为近年来凝聚态物理和信息技术领域关注的焦点。本文介绍了利用磁性金属纳米结构实现作为自旋电子器件基础的自旋注入的方法,特别涉及利用铁磁金属纳米点接触结构钉扎磁畴的特点,研究自旋极化电流与磁畴壁的相互作用规律, 理解纳米结构中畴壁的动力学行为,并以此为基础构筑结构简单、性能优异的全金属磁逻辑电路,从而实现了由电信号驱动,通过电信号检测,并与CMOS技术兼容的目的。     

电学方法调控磁化翻转和磁畴壁运动的研究进展

电学方法调控磁性材料及器件的磁性是当前自旋电子学研究的热点之一.本综述简要介绍利用电学方法调控磁化翻转和磁畴壁运动的研究进展.首先简述了自旋极化电流的产生、自旋流与局域磁矩之间的作用原理以及对应的Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski磁动力学方程;然后分别讨论了单层磁性材料、铁磁层/重金属、铁磁层/非磁金属/铁磁层等不同结构中的电流诱导磁化翻转或驱动畴壁运动;最后介绍了利用压电效应、磁电耦合效应和栅极电场效应三种电压方式对磁矩的调控.在此基础上,对电学方法调控磁化翻转和磁畴壁运动进行了总结和展望.     

磁畴壁在复合外场中的运动方程及其在磁弹性内耗的应用

在以速率α匀速增加的磁化场中,测量铁磁性材料的内耗时,材料中畴壁所受的力除了外加磁化场所提供的主驱动力A₀⁰+A₁⁰αt,以及测量内耗所用交变应力所提供的微扰交变驱动力A₃⁰sinωt之外,经分析表明,还存在一项在数值上与主驱动力及交变驱动力的乘积成正比的交互作用驱动力,可写为A₂⁰sinωt。这里的A₀关键词：     

复合外场中磁光薄膜(BiTm)3(FeGa)5O12缺陷周围磁畴壁的形貌特征

用自组装系记录了外场分别为均速率增加的直流磁场，低频交变磁场和它们同时存在时，磁光薄膜（BiTm)3(FeGa)5O12一种缺陷周围磁畴壁的形貌特征。分析表明：三种不同取向磁畴壁的交界处往往是磁光薄膜的缺陷所在处；在低频交变场下，该缺陷区域出现无畴条块或区域，在直流场中无此现象。在低频交变场以及复合外场下该缺陷周围磁畴壁形成椭圆形图案。     

铁磁质磁畴特性的演示实验

铁磁质磁畴特性的演示实验天津理工学院武菁磁畴是铁磁质重要的微观结构．在工科物理教学中，一般实验室不太容易做到对磁畴结构的直接观察，因此，很有必要采用定性的实验方法来阐明磁畴结构的存在及其特性．笔者在华中理工大学生产的热磁轮演示仪器基础上，用更简单的方...