GdFeCo磁光薄膜飞秒激光感应反常磁滞回线研究*

该文使用飞秒时间分辨泵浦-探测磁光克尔光谱技术,研究了飞秒激光加热GdFeCo磁光薄膜跨越铁磁补偿温度时,净磁矩方向发生转变而引起磁化反转的反常克尔磁滞回线。通过测量不同激发功率下以及不同泵浦脉冲数下的反常克尔回线,揭示反常回线包含连续脉冲激发产生的积累效应以及外场磁化史的记忆效应,对反常回线的形成起源做了深入探索和详细研究。研究结果对于深入理解GdFeCo合金薄膜中稀土-过渡金属间的反铁磁耦合特性以及磁化反转的机理具有重要意义。     

旋转磁化法在六角晶系中的应用：理论与模拟

用VSM在固定外场大小下旋转样品,由测得的旋转磁化曲线推知具有面内单轴磁各向异性的薄膜材料的磁各向异性场,是一种测量材料一阶和二阶磁晶各向异性常数的新方法.该文基于能量最小原理,对具有平面型各向异性的六角晶系的面内旋转磁化曲线进行了严格的理论推导.我们将理论模型应用于具有六角晶系的平面型各向异性的球形颗粒中,系统讨论了不同大小的外场在基面内旋转时颗粒的旋转磁化曲线.理论计算结果与蒙特卡洛模拟结果相符.研究发现,在外磁场远小于磁晶各向异性场时,为了拟合实验的旋转磁化曲线,必须充分考虑矫顽力对磁化反转过程的影响.我们的工作证明,通过VSM测量旋转磁化曲线为确定六角晶系的面内磁晶各向异性常数K3提供了新途径,并提出当外场的大小约为面内各向异性场的0.2时,测量效果最佳.     

单轴晶体中紧聚焦柱对称矢量涡旋光诱导磁化场特性研究

本文基于逆法拉第效应,利用矢量衍射理论详细研究了紧聚焦的柱对称矢量涡旋光束在单轴晶体中诱导磁化场的分布.探讨了输入光场矢量特性、单轴晶体磁光常数间的比值、o光和e光折射率差以及各向同性介质-单轴晶体界面位置对磁化场分布的影响.数值模拟发现,单轴晶体磁光常数间的比值愈大、o光和e光折射率差越小以及各向同性介质-单轴晶体界面的位置趋近于透镜焦点,都会使磁化强度得到增强,半高全宽减小.与各向同性介质中的磁化场相比,单轴晶体中磁化场半高全宽更小,磁斑长度更长.这将有利于全光磁存储记录密度的提高以及磁化反转率的提升,并为全光磁记录、原子捕获、光刻等应用提供理论指导和新的调控手段.     

稀土元素Tb掺杂对Heusler合金Co_2FeAl_(0.5)Si_(0.5)的磁各向异性和超快磁化动力学影响研究

利用飞秒时间分辨泵浦-探测磁光克尔光谱对掺杂不同浓度稀土元素Tb的Heusler合金Co_2FeAl_(0.5)Si_(0.5)(CFAS)磁性薄膜的磁各向异性和超快退磁动力学进行了研究。发现较低浓度Tb掺杂的样品出现磁化进动振荡,而较高浓度Tb的样品无磁化进动振荡,最高浓度的样品只有一个零点峰,表明不同Tb浓度的样品具有不同的磁各向异性。同时,从无进动磁化动力学曲线上观察到样品的退磁过程都是两步退磁,第一步快的退磁化过程源于过渡金属(Co Fe)的3d磁矩的超快退磁化,而第二步较慢的退磁化反映的是Tb元素的4f磁矩通过3d-5d6s-4f耦合的退磁化过程。结果表明可以通过控制掺杂Tb浓度来达到调控CFAS的磁各向异性目的。这种Tb掺杂的离面磁化的CFAS合金薄膜在自旋电子器件制作中具有巨大应用潜力。     

锰铋稀土（MnBiRE）磁光薄膜的结构与性能研究

对作为磁光材料的锰铋稀土薄膜的制备、测量进行了阐述，从各项测量结果出发，说明了该材料的磁学性能和磁光性能．在此基础上对其晶体结构进行了分析．提出了对该材料具有相当大的磁光克尔转角的解释．     

CoFeB/MgO铁磁薄膜超快自旋动力学的微区测量

建立了磁光法拉第效应超快泵浦探测平台,用于高空间分辨率条件下铁磁体系的超快自旋动力学研究。该平台具有亚皮秒量级的时间分辨率,2.0μm的空间分辨率,并且可以任意改变样品表面与磁场的角度。利用该平台对具有各向异性的CoFeB/MgO铁磁薄膜进行了超快自旋动力学研究。激发能量密度的依赖关系表明,超快退磁程度和阻尼因子随着激发能量密度的增加而增大,符合激光带来的热效应,且阻尼因子在低激发密度下可达0.023。实验所得磁化进动频率和反转寿命的外磁场强度依赖关系与基于Landau-Lifshitz-Gilbert方程的理论计算结果吻合。     

R（Fe0.8Mn0.2）12（R=Y,Nd）化合物及其氮化物的晶体结构和磁性

利用Ｘ射线衍射技术的磁测量方法研究了Ｙ（Ｆｅ０．８Ｍｎ０．２）１２（Ｒ＝Ｙ和Ｎｄ）及其氮化物的结构和磁性，实验发现Ｙ（Ｆｅ０．８Ｍｎ０．２）１２和Ｎｄ（Ｆｅ０．８Ｍｎ０．２）１２在室温下均为铁磁性，其易磁化方向分别沿Ｃ轴与锥面，氮化后，晶格常数，居里温度和磁强度显著增加，此外，氮化物的磁晶各向异性也发生了根本变化，铁次晶格的易磁化方向转向基面，钕次晶格的易磁化方向则转到Ｃ轴。     

弱交变磁场下硅钢片磁参数快速测量

提出了弱交变磁场下硅钢片磁特性快速测量方法．设计了测量硅钢片磁化曲线及损耗角的电子电路，分析了磁路计算及电路元件参数对测量误差产生的影响，并与艾普斯坦方圈法所测结果进行了比较     

一种新型表面磁光克尔效应测量系统

研制了一种新型的科研教学两用的表面磁光克尔效应测量系统,给出了该测量系统的设计方案、结构、技术性能、实验原理及使用方法.该测量系统可用于磁光器件、磁性薄膜及不同材料多层磁性薄膜特性参数的测量.     

磁各向异性对YIG单晶磁性薄膜△H的贡献

在考虑任意磁化方向单轴和立方磁各向异性等效场的基础上，根据磁短进动方程，导出了张量磁化率X”的表达式，讨论了单晶YIG磁性薄膜中磁各向异性对铁磁共振线宽的贡献，用“各向异性线宽因子”的概念定量描述了这种贡献．理论计算与实验结果符合得很好．     

基于区域分割技术的等距天线曲面重构

针对逆向工程中空间坐标测量时仪器测头半径或靶标厚度的误差补偿问题,提出了对散乱点云数据进行自动区域分割的方法。快速搜索出子区域中测点的最近邻域,利用测点最近邻域构造一个有约束的最小二乘切平面,得到曲面在该测点处的法线矢量。基于Prim算法的优化算法对法线矢量方向进行调整,使各测点处的法线矢量都指向曲面同一侧,进而求取了实际曲面上的点。对于经过误差补偿后的点云数据,从空间任意二次曲面的一般方程出发,基于二次曲面的误差方程和法方程提出一种通用拟合算法,并借助二次型理论得到曲面的特征参数。实验结果证明：应用该区域分割算法能够提高最近邻域的搜索速度,且曲面拟合算法具有很好的鲁棒性和有效性。     

NSRL二期工程新建波动器永磁块测量

用霍尔探头点测法对合肥国家同步辐射实验室（NSRL）二期工程新建波动所用永磁块的磁化强度进行测量。专门设计制做了磁块测量平台架，包括铜制标准定位基座及定位磁针。给出了磁化强度三个分量的分布，并对测量方法进行了分析。     

基于在机测量的复杂曲面侧铣加工误差补偿研究

叶片类薄壁零件的加工误差测量与补偿,一直以来都是其精密加工的关键和难点。为了提高复杂曲面零件的加工效率与加工精度,采用基于在机测量的复杂曲面侧铣加工误差补偿方法。在复杂曲面零件侧铣加工后,测量并分析实际测点与设计曲面采样点间的误差。通过调整加工刀位实现复杂曲面侧铣加工的误差补偿。以一个叶片的侧铣加工与误差测量为实例,经侧铣加工、在线检测、误差分析、侧铣加工刀位调整、再加工测量等环节,通过实例零件的加工误差在机检测与调整刀位后的误差实验结果的比较,实例零件的加工精度有较大提高,验证了上述方法的有效性。     

Current-induced domain-wall switching in a ferromagnetic semiconductor structure

Magnetic information storage relies on external magnetic fields to encode logical bits through magnetization reversal. But because the magnetic fields needed to operate ultradense storage devices are too high to generate, magnetization reversal by electrical currents is attracting much interest as a promising alternative encoding method. Indeed, spin-polarized currents can reverse the magnetization direction of nanometre-sized metallic structures through torque; however, the high current densities of 10(7)-10(8) A cm(-2) that are at present required exceed the threshold values tolerated by the metal interconnects of integrated circuits. Encoding magnetic information in metallic systems has also been achieved by manipulating the domain walls at the boundary between regions with different magnetization directions, but the approach again requires high current densities of about 10(7) A cm(-2). Here we demonstrate that, in a ferromagnetic semiconductor structure, magnetization reversal through domain-wall switching can be induced in the absence of a magnetic field using current pulses with densities below 10(5) A cm(-2). The slow switching speed and low ferromagnetic transition temperature of our current system are impractical. But provided these problems can be addressed, magnetic reversal through electric pulses with reduced current densities could provide a route to magnetic information storage applications.     

Ultrafast precessional magnetization reversal by picosecond magnetic field pulse shaping

Since the invention of the first magnetic memory disk in 1954, much effort has been put into enhancing the speed, bit density and reliability of magnetic memory devices. In the case of magnetic random access memory (MRAM) devices, fast coherent magnetization rotation by precession of the entire memory cell is desired, because reversal by domain-wall motion is much too slow. In principle, the fundamental limit of the switching speed via precession is given by half of the precession period. However, under-critically damped systems exhibit severe ringing and simulations show that, as a consequence, undesired back-switching of magnetic elements of an MRAM can easily be initiated by subsequent write pulses, threatening data integrity. We present a method to reverse the magnetization in under-critically damped systems by coherent rotation of the magnetization while avoiding any ringing. This is achieved by applying specifically shaped magnetic field pulses that match the intrinsic properties of the magnetic elements. We demonstrate, by probing all three magnetization components, that reliable precessional reversal in lithographically structured micrometre-sized elliptical permalloy elements is possible at switching times of about 200 ps, which is ten times faster than the natural damping time constant.     

拉应力对45冷轧钢磁性特征的影响

测量了45冷轧钢试件在不同拉应力作用下,端点表面剩余磁感应强度和矫顽力随拉伸残余应力的变化关系.试验发现,当拉应力小于试件的拉伸屈服点时,不同拉应力产生的残余应力对端点表面剩余磁感应强度和矫顽力的影响很小;当外拉应力接近或大于试件的屈服点时,端点表面剩余磁感应强度和矫顽力将急剧增加发生跃变.从试验上证明了,可以利用磁性特征在屈服点附近发生突变的性质对材料的应力集中和疲劳损伤状况进行探测,能够对负载是否已超出试件屈服点的状况进行有效判断,为磁性方法在无损检测技术中的应用研究提供了新的思路.     

Magnetoresistive behavior and magnetization reversal of NiFe/Cu/CoFe/IrMn spin valve GMRs in nanoscale

The magnetoresistance behavior and the magnetization reversal mode of NiFe/Cu/CoFe/IrMn spin valve giant magnetoresistance (SV-GMR) in nanoscale were investigated experimentally and theoretically by nanosized magnetic simulation methods. Based on the Landau-Lifshitz-Gilbert equation, a model with a special gridding was proposed to calculate the giant magnetoresistance ratio (MR) and investigate the magnetization reversal mode. The relationship between MR and the external magnetic field was obtained and analyzed. Studies into the variation of the magnetization distribution reveal that the magnetization reversal mode, that is, the jump variation mode for NiFe/Cu/CoFe/IrMn, depends greatly on the antiferromagnetic coupling behavior between the pinned layer and the antiferromagnetic layer. It is also found that the switching field is almost linear with the exchange coefficient.     

铁纳米环磁特性的尺寸效应——蒙特卡罗模拟

利用Monte Carlo 模拟方法研究了样品的尺寸对外径为200 nm的铁纳米环磁特性的影响.分别从不同尺寸纳米环的磁化反转机制、纳米环的磁滞回线以及矫顽力的特点等方面来研究.结果表明:铁纳米环的尺寸对其"Vortex"态的形成及稳定性有较大的影响,表明了其明显的尺寸效应.     

TbFeCo非晶磁性薄膜温度特性的平均场理论计算

本文依据实验结果,运用平均场理论,计算了TbFeCo非晶磁性薄膜随温度连续变化时的饱和磁化强度M_s,得到了居里点、补偿点及M_s(T)随改变材料成分时的变化趋势图.这些结果对于研究磁光材料的记录特性及热稳定性具有一定的参考价值.     

层状Heisenberg亚铁磁系统的温度补偿行为

采用双时温度格林函数方法讨论了具有层间耦合的蜂窝状晶格3/2和5/2混自旋亚铁磁Heisenberg系统全温区的磁性行为·讨论了晶体场单离子各向异性和层间耦合效应对系统磁矩、转变温度和补偿温度的影响·给出了子晶格磁矩和总磁矩在不同的晶体场单离子各向异性和层间耦合效应随温度变化曲线,系统的转变温度和补偿温度随晶体场单离子各向异性和层间耦合效应变化的相图·分析表明:系统存在多种磁矩曲线,当晶体场单离子各向异性和层间耦合超过最小值(D1min/J和J1min/J)后才会出现补偿现象,补偿温度随D1/J和J1/J的增大而减小,最后趋于不变·