纳米环磁化动力学研究

论文摘要

磁性纳米环在处于涡旋态时几乎没有杂散场,因此可以高密度集成,它可能成为一种具有重大应用潜力的磁记录材料。此外,纳米环在生物医学、传感器等领域也具有广泛的应用前景。在纳米环磁特性的理论研究中,如何高速有效地计算磁性纳米环的磁特性,仍然是一项挑战。基于此,论文通过快速傅里叶变换微磁学方法结合蒙特卡罗方法,成功克服了传统蒙特卡罗方法在模拟偶极能时计算时间长、效率不高的缺点,使大尺度体系的高效计算成为可能。通过上述方法模拟研究了如下内容:(1)缺陷钴纳米环的磁特性。在研究中构建两种缺陷形式的钴纳米环:圆形缺陷和剪裁形式缺陷。两种缺陷的钴纳米环在缺陷程度较小时,磁化过程都与对称系统有一定的相似;当缺陷程度增大时,系统的磁化行为与对称系统的磁化行为差异较大;缺陷的形态、大小、位置对系统磁特性的影响显著。模拟结果与实验结果相符。(2)缺陷铁纳米环的磁特性。在研究中构建两种缺陷形式的铁纳米环:偏心缺陷和圆形缺陷。两种铁纳米环的缺陷(如偏心程度、缺陷面积、位置等)都对系统的磁特性产生明显影响;缺陷程度较小时,磁化行为类似于对称系统的磁化行为,当缺陷增大时,系统的磁化行为产生了新的特征。模拟结果与实验结果近似。(3)钴纳米环双环阵列的磁特性。当双纳米环系统圆心距较大时,系统磁特性接近于单纳米环;当该纳米环系统圆心距减小时,系统的磁滞回线与单纳米环类似,存在双稳态特征,但自旋组态与单个纳米环有差异;不同间距的双环阵列系统磁滞回线有明显不同,其涡旋态展现出更为丰富的特征。模拟结果接近于实验结果。(4)基于约化磁参量的纳米环磁特性。为了广泛研究其它纳米环磁性材料,引入约化磁参量。计算结果表明,在合适的约化参量作用下,系统同样呈现出双稳态特征,且系统的磁参量和几何参量对纳米环系统的磁特性影响明显。以上的磁化动力学特征都可以通过分析系统的自旋组态及系统的能量竞争模式进行详细解释。

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文章来源

类型: 博士论文

作者: 叶晴莹

导师: 黄志高

关键词: 纳米环,磁特性,蒙特卡罗方法,快速傅里叶变换微磁学方法

来源: 福建师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,电力工业

单位: 福建师范大学

分类号: TM271

DOI: 10.27019/d.cnki.gfjsu.2019.000045

总页数: 109

文件大小: 4901k

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