自旋转向相变中的条纹磁畴研究

用光激发电子显微镜研究了Fe/Ni铁磁膜和Co/Cu/Fe/Ni磁耦合膜中的条纹磁畴. 实验发现：在Fe/Ni体系中,条纹磁畴宽度随着铁层厚度趋近于自旋转向相变点呈指数下降;在Co/Cu/Fe/Ni体系中,Fe/Ni层中的条纹磁畴会沿着钴层磁矩的方向排列,其磁畴宽度会随着Co－Fe/Ni间的层间耦合强度呈指数下降. 理论上推导出条纹磁畴随着磁各向异性能和层间耦合强度变化的统一公式,而实验结果与理论符合得非常好.     

自旋转向相变中的条纹磁畴研究

用光激发电子显微镜研究了Fe／Ni铁磁膜和Co／Cu／Fe／Ni磁耦合膜中的条纹磁畴．实验发现：在Fe／Ni体系中，条纹磁畴宽度随着铁层厚度趋近于自旋转向相变点呈指数下降；在Co／Cu／Fe／Ni体系中，Fe／M层中的条纹磁畴会沿着钴层磁矩的方向排列，其磁畴宽度会随着Co-Fe／Ni间的层间耦合强度呈指数下降．理论上推导出条纹磁畴随着磁各向异性能和层间耦合强度变化的统一公式，而实验结果与理论符合得非常好。     

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.     

垂直磁各向异性自旋阀结构中的铁磁共振

本文在理论上研究了垂直磁各向异性自旋阀结构中磁场激发和调节的铁磁共振. 通过线性展开包含自旋转移矩项的Landau-Lifshitz-Gilbert方程,获得了磁场激发和调节的铁磁共振谱. 给出了共振线宽、共振频率和共振磁场随直流电流密度大小和方向以及直流磁场的变化关系. 通过调节直流电流密度的大小和方向,系统的有效阻尼可以达到最小. 关键词： 自旋阀 自旋转移矩 垂直磁各向异性 铁磁共振     

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...     

Nd2Fe14B单晶磁畴结构随厚度的变化

观察了Nd₂Fe₁₄B单晶磁畴结构随试样厚度的变化。发现试样厚度存在某个临界值L₀,小于此值时,在垂直于e轴表面上的畴纹呈迷宫形,大于此值时,迷宫形条状畴在加宽的同时,其表面出现按一定间隔分布的斑点,此即与基畴反向的锥形畴底部,随试样厚度的进一步增加,基畴宽度和锥形反向畴尺寸也随之增大,后者的数目也增多,甚至出现多重锥形畴结构,本文着重讨论了锥形畴的形成机制,并估算了锥形畸形成所对应的临界厚度L₀。此外,根据实验结果,计算了Nd₂Fe₁₄B相的畴壁能。 关键词：     

应力各向异性对铁磁/反铁磁双层薄膜磁性质的影响

 采用铁磁共振方法,研究了交换各向异性和应力各向异性对铁磁/反铁磁双层薄膜性质的影响。结果表明：界面交换作用导致单向各向异性,应力各向异性对材料的磁化难易程度有较大影响。在外磁场方向接近应力场方向时,共振频率向高值方向移动,其它区域共振频率则向低值方向移动。对频率线宽而言,接近应力场方向,频率线宽加宽,其它区域频率线宽则变窄。此外,当磁场变化时,应力的存在使得共振频率向低值方向移动,尤其在β＝π方向情况较为复杂,在弱场范围出现了两个区域：即在某磁场范围内,共振频率向高值方向移动,且频率线宽加宽;而其它范围的共振频率（线宽）是向高值方向移动（加宽）还是向低值方向移动（变窄）,取决于外磁场的相对强弱。     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴偏转研究

研究了Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金在压磁和磁 弹性效应中的磁畴偏转和磁导率特性. 基于Stoner-Wolhfarth 模型能量极小原理, 绘制了自由能与磁畴偏转角度的关系曲线, 研究了压应力和磁场载荷作用下磁畴角度的偏转特性, 计算分析了不同载荷作用下磁畴偏转的磁导率特性, 并与实验数据进行比较论证. 研究表明,应力和磁场的作用都将使磁畴方向[111]和[111]发生角度跃迁, 直观有效地解释了材料巨磁致伸缩效应的机理; 应力和磁场作用下磁畴的偏转将使材料磁导率呈减小趋势, 其中磁场能对磁导率的影响大于应力能, 这一现象在小载荷作用下尤为明显. 实验结果表明, 磁导率的计算数据与实验数据符合得较好, 验证了计算方法的正确性. 理论分析对Terfenol-D磁畴偏转模型的完善 和磁化过程中磁滞回线的绘制非常有意义.     

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。     

生物磁铁矿的磁各向异性与磁接收器

磁铁矿是分布广泛且非常重要的亚铁磁材料,也广泛分布在生物体中。生物体中的磁铁矿具有完美的晶体结构,大多为超顺磁颗粒或单畴颗粒,且大多呈链状分布,具有明显的磁各向异性。生物体中存在“磁接收器”,生物磁铁矿是“磁接收器”的生物物理基础。本文中,从超顺磁磁铁矿颗粒和单畴磁铁矿颗粒的物理特性出发,主要是从它们的磁各向异性特性的基础上描述了生物磁铁矿和“磁接收器”的工作机制,即在某些条件下,在外界地磁场强度量级的磁场作用下,超顺磁颗粒或单畴颗粒可以诱导产生足够强的磁场,使邻近的晶体可以相互吸引或排斥,这些粒子间的相互作用可以改变晶体颗粒束所在的外围机体形状,而神经系统可以探测到单独的粒子束或一列粒子束的扩张或收缩,因此生物体就可以探测到磁场的方向以及强度等磁场参量。     

铁磁共振法测磁各向异性

采用铁磁共振方法,研究了铁磁/反铁磁双层膜系统中,因交换耦合以及磁晶各向异性而产生的有效各向异性场.结果表明:被测系统有无交换偏置场以及其正负号性质等均能在共振谱中得到辨析.结果还显示:沿着不同结晶方向施加外磁场,共振场的行为与磁晶各向异性以及铁磁/反铁磁交换耦合作用而诱发的单向各向异性等密切相关.将共振频率的变化看成外磁场(包括其方向和大小)的函数,研究得到了单向各向异性,立方各向异性等对共振频率的影响,并同实验结果做了很好的比较. 关键词： 铁磁/反铁磁双层膜 交换耦合 铁磁共振 单向各向异性     

Theoretical investigation of ferromagnetic resonance in a ferromagnetic thin film with external stress anisotropy

We use the ferromagnetic resonance(FMR)method to study the properties of ferromagnetic thin film,in which external stress anisotropy,fourfold anisotropy and uniaxial anisotropy are considered.The analytical expressions of FMR frequency,linewidth and the imaginary part of magnetic susceptibility are obtained.Our results reveal that the FMR frequency and the imaginary part of magnetic susceptibility are distinctly enhanced,and the frequency linewidth or field linewidth are broadened due to a strong external stress anisotropy field.The hard-axis and easy-axis components of magnetization can be tuned significantly by controlling the intensity and direction of stress and the in-plane uniaxial anisotropy field.     

软x射线磁性圆二色吸收谱研究铁单晶薄膜的面内磁各向异性

利用软x射线磁性圆二色(XMCD)吸收谱测得Fe/MgO膜不同磁化方向的轨道磁矩和自旋磁矩.实 验表明，沿铁单晶薄膜的不同方向，铁原子轨道磁矩的改变量达到600%以上，而自旋磁矩的 变化约50%，但原子的总磁矩没有如此大的改变.结合常规方法分析了铁薄膜的宏观磁各向异 性性质，半定量地获得磁矩与宏观各向异性能的关系，并对样品的磁矩和磁各向异性能进行 了比较. 关键词： x射线磁性圆二色 磁各向异性 磁性薄膜     

Co0.9Fe0.1薄膜面内元素分辨的磁各向异性

利用X射线磁性圆二色技术对Co_0.9Fe_0.1薄膜面内元素分辨的磁各向异性进行了研究，通过剩磁模式测量不同磁化方向的样品组分原子单位空穴磁矩的变化，发现除了在生长的磁诱导方向存在易磁化轴外，在与该轴垂直的方向还存在一个类似易轴的软磁化轴；面内的两个难磁化轴与易磁化轴取向大约成66°夹角，从而构成了面内双轴磁各向异性；对不同组分元素，其单位空穴磁矩随磁化方向的变化趋势基本相同，不同磁化方向Fe原子单位空穴的磁矩值约为Co的对应值的87%，反映了Fe原子和Co原子之间存在着强烈的铁磁性耦合. 关键词： 磁各向异性 X射线磁性圆二色 铁磁耦合 CoFe合金薄膜     

Magnetic Anisotropy and the Appearance of Stripe Magnetic Domains in Co/Fe Multilayers

Thin Co/Fe multilayers were e-beam evaporated in ultra-high vacuum, keeping constant the Co layer thickness and varying that of Fe in the 0.5÷15 nm range. By increasing the Fe layer thickness, a component of magnetization perpendicular to the film plane rises up, and long and parallel magnetic domains (stripe domains) appear. The phenomenon is explained on the basis of the competition between the magnetoelastic anisotropy induced by stresses at the interfaces, and the shape anisotropy constraining the magnetization in the film plane. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

磁共振法研究(Fe1-xCox)84Zr3.5Nb 3.5B8Cu1纳米晶薄带的磁各向异性

铁磁共振（FMR）实验研究(Fe_1-xCo_x)₈₄Zr_{3.5 Nb3.5B8Cu1（x=0.0,0.2,0.4,0.6, 0.8）合金薄 带的各向异性，易轴在薄带的横向方向,同等宽度样品 的各向异性常数K′随Co掺杂量的增加而减小, K′值在4.67×10^-5　J/m（x=0. 0）到 2.54×10^-5　J 关键词： 铁磁共振 各向异性常数 低场非共振信号 磁化过程}     

铁磁/反铁磁双层薄膜中应力各向异性研究

采用铁磁共振方法,研究了铁磁/反铁磁双层薄膜中交换各向异性和应力各向异性对其物理性质的影响.结果表明,单向各向异性来源于界面交换作用,应力各向异性对材料的磁化难易程度有较大影响.当外磁场方向与应力场方向平行时,应力场的存在将促进该方向的磁化.反之,应力场将会阻碍该方向的磁化.