磁納米條中疇壁調(diào)控與電流驅(qū)動.pdf

1、磁性材料一直是數(shù)據(jù)存儲領域中的重要載體，隨著對數(shù)據(jù)存儲密度和數(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動在過去的幾十年中被廣泛的關注著。磁疇被用來作為存儲數(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)定的疇壁結構與材料的屬性參數(shù)有關。對于數(shù)據(jù)的讀取人們提出可以通過對疇壁的移動，即將存儲數(shù)據(jù)的單元移動到讀取設備上而取代傳統(tǒng)的通過旋轉(zhuǎn)磁盤來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取，可以提高讀取的速度和實現(xiàn)三維數(shù)據(jù)存儲而提高存儲密度。磁場可以用來驅(qū)動疇壁

2、，但是相鄰的疇壁容易在磁場的驅(qū)動下相向運動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)動疇壁將避免這樣的情況出現(xiàn)，故電流驅(qū)動疇壁成為了當今的研究熱點。本文采用自旋動力學方法對磁性納米條中疇壁的調(diào)控和自旋極化電流疇壁運動行為進行了研究。
　　 第一章緒論部分主要介紹了磁性材料在計算機領域中應用的發(fā)展，疇壁的相關知識以及疇壁運動方面已有的研究結果。第二章介紹了本論文工作所采用的計算模擬方法——自旋動力學模擬方法，還介紹了用快速傅里葉

3、變換計算有效場以及能夠快速找到平衡態(tài)的改進方法。
　　 第三章中討論了在鐵磁納米條中不同疇壁結構的調(diào)控方法，結果發(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)生的靜磁結構是單渦旋結構。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構類型。這種方法能夠用來作為在鐵磁納米條中寫入數(shù)字信息的一個輔助方法，當移除釘扎條件，渦旋結構也能夠保持很好的穩(wěn)定性，也就是說，對于一些特定的數(shù)字信息，我們能夠通過釘

4、扎邊界自旋來控制產(chǎn)生磁疇結構去表示數(shù)字信息。另外，用釘扎方法得到的渦旋結構在外場下的穩(wěn)定性得到了提高。但是值得一提的是，對于很長的納米條，只考慮兩個邊界，即沿著y方向，而沒有x方向的邊界，這樣的情況下，沿y方向的磁場脈沖可以用作邊界釘扎的效果作用于體系而達到控制的目的。另外發(fā)現(xiàn)長度越長，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型。
　　 第四章討論了在自旋極化電流作用下疇壁的運動，通過分析加入自旋

5、傳輸力矩后的Landau-Lifshitz-Gilbert(LLG)方程，著重討論了對疇壁縱向和橫向運動有影響的力矩。結果發(fā)現(xiàn):在自旋極化電流驅(qū)動疇壁的力矩中，絕熱項力矩的作用是使疇壁向電子的移動方向移動，并且電流密度越大，疇壁移動速度越快;而對疇壁橫向運動有作用的是非絕熱項力矩和系統(tǒng)的內(nèi)力作用，兩者存在競爭，也存在相互輔助，這取決于非絕熱項的正負，即衰減系數(shù)α與非絕熱項力矩β的大小關系。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