自旋转移矩驱动的磁化翻转理论研究

采用宏自旋模型和Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程讨论了垂直磁化隧道结的磁化翻转,结果表明:(1)减小隧道结自由层的厚度可以加快磁化翻转;(2)通过增加外电场,可以降低自由层的磁各向异性,从而加快磁化翻转速度;(3)双界面五层膜隧道结可以增加自旋极化电流,从而加快磁化...     

自旋轨道耦合对铁磁/半导体/绝缘体多层膜结构中隧穿性质的影响

利用传递矩阵方法,计算了自旋轨道耦合对铁磁/半导体/绝缘体多层膜结构中隧穿性质的影响.结果表明,当半导体和铁磁体之间是绝缘接触时,体系的输运性质发生明显改变,同时出现了自旋反转效应.     

垂直磁各向异性自旋阀结构中磁性相图

通过线性展开包含自旋转移矩项的Landau-Lifshitz-Gilbert(LLG)方程,并且使用稳定性分析的方法,建立了垂直磁各向异性自旋阀结构中的磁性相图。研究发现:通过调节外磁场强度的大小以及直流电流密度,可实现磁矩从稳定态到进动态之间的转化,以及在不同稳定态之间的翻转。     

Rashba自旋轨道耦合对NM/FS/I/FS/NM双自旋过滤隧道结中自旋相关输运的影响

基于转移矩阵方法和量子相干输运理论,研究了含两铁磁半导体层的双自旋过滤磁性隧道结(NM/FS/I/FS/NM,NM表示非磁金属,FS表示铁磁半导体,I表示绝缘层)中的Rashba自旋轨道耦合与自旋相关隧穿现象和隧穿磁电阻(TMR)效应之间的关系.研究结果表明:当左右两FS层的Rashba自旋轨道耦合强度相等时可得到最大的正TMR,而不等时可得到大的负TMR;在绝缘层厚度达到一定值后,双自旋过滤结可以获得稳定TMR,其正负和两FS层Rashba自旋轨道耦合强度的相对大小有关.     

自旋轨道转矩下的各向异性铁磁线中的孤子解

文章从理论上对自旋轨道转矩驱动的各向异性铁磁线中磁化强度的孤子解进行了研究,分别给出了强易轴各向异性、弱易轴各向异性和易面各向异性下的解析孤子解。在强易轴各向异性情况下,发现在自旋轨道力矩的影响下孤子宽度随着电流的增加而变小,磁化强度的最大偏差随着自旋轨道力矩的增加而增加;在弱易轴各向异性和易面各向异性下,也发现由于自旋轨道力矩驱动,使得孤子宽度随着电流的增加而变小。这种情况下,自旋波进动频率与电流成正比。     

巨磁电阻自旋阀多层膜的结构和磁性

用磁控溅射镀膜方法，制成了巨磁电阻自旋阀多层膜Ｔａ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＦｅＭｎ／Ｔａ。它具有优良的特性。其室温磁电阻比率ＭＲ〉２％，自由层矫元力Ｈｃｌ〈１６０Ａ／ｍ，自由层零磁场漂Ｈｆ〈８００Ａ／ｍ和钉 扎层交换场Ｈｅｘ≈２０×１０＾３Ａ／Ｍ。     

自旋阀结构多层膜的热稳定性

研究了Si／Ta／NiFe／Cu／NiFe／FeMn／Ta结构的自旋阀的热稳定性及层间扩散问题．高分辨电镜（HREM）观察表明，各层呈柱状晶生长．低于200°C退火能有效地提高钉扎场．高于200°C退火后，钉扎场下降，300°C时降为零．利用俄欧电子能谱仪（AES）研究了在相同的条件下制备的基片／Ta／NiFe／FeMn／Ta结构多层膜．结果表明，200°C以下时薄膜层之间主要发生沿晶界的扩散，300°C时体扩散的作用不能忽略．     

d~3电子系中自旋轨道相互作用能量矩阵的计算

本文给出了强场方案中d3电子系的最大自旋多重态4F、4P的自旋轨道耦合相互作用能量矩阵。这一计算方法,容易推广到其它多重态和dN电子系中去。     

具有垂直各向异性的Co/Pt多层膜中各Co层之间铁磁性耦合

使用磁控溅射法制备了一系列具有不同Pt中间层厚度的glass/NiO(1.nm)/[Co(0.4.nm)/Pt(0.5.nm)]3/Pt(xnm)/[Co(0.4.nm)/Pt(0.5.nm)]3样品并对Co层之间的铁磁性耦合强度进行了测量.整体磁滞回线和局部磁滞回线的测量结果表明,上下两层Co/Pt多层膜之间的铁磁性耦合强度随着Pt中间层厚度的增加单调减小,当Pt中间层厚度超过4.nm时铁磁性耦合消失.除了上下两层Co/Pt多层膜之间通过Pt中间层产生的铁磁性耦合作用之外,它们之间也存在弱的次耦合作用,这导致底层出现宽的磁滞.     

双量子阱中有自旋轨道耦合的场助电子共振隧穿

研究在自旋轨道耦合和周期振动场的作用下,电子隧穿双量子阱结构的透射系数和自旋极化率．通过数值计算发现：隧穿后电子的自旋简并消除,得到与自旋相关的共振峰．电子隧穿宽势阱时出现对称的Breit-Wigner共振峰,而隧穿窄势阱时出现不对称的Fano共振峰．研究也发现通过调节入射能量和中间势垒的宽度,可以改变共振峰的振幅和位置．利用这个原理可以设计可调的自旋过滤器,实现对自旋的调控．     

基于CoFe／Pd的自旋阀底电极中增强的垂直磁各向异性

采用磁控溅射方法制备了Pd（3nm）／CoFe（0．8nm）／纳米氧化层／CoFe（fnm）／Cu（4nm）／Pd（5nm）自旋阀底电极薄膜,并用振动样品磁强计对样品的磁性能进行了测量．研究结果表明：纳米氧化层的引入可以使电极薄膜的磁各向异性在退火后从面内转到垂直膜面方向,并且这种强烈的垂直磁各向异性在CoFe有效厚度为2nm时仍能保持．这种具有非多层膜结构、铁磁层较厚、热稳定性较高的底电极有利于基于自旋转移矩的垂直磁各向异性全金属赝自旋阀的发展．     

[FePt/Ta]5Ta多层膜的磁性和磁后效

采用磁控溅射法制备了[FePt/Ta]5Ta多层膜,通过XRD检测样品为单相L10结构,没有发现杂相.利用Preisach模型得到的结果和实验一致,并在此基础上研究了单场磁后效行为.     

无自旋费米气体中一维自旋轨道耦合杂质诱导的极化子研究

运用变分波函数的方法,研究了处于无自旋费米海中一维自旋轨道耦合杂质形成的极化子的基本性质.研究结果显示:当杂质没有自旋轨道耦合时,极化子态的动量始终是0;当考虑杂质的一维自旋轨道耦合时,极化子态具有有限的动量,并且随着拉曼耦合强度的增大而减小;当塞曼劈裂不为0时,极化子态的动量会随着拉曼耦合强度的增大而降到0.本文研究...     

基于斯格明子的自旋转移矩纳米振荡器的微磁学模拟

最近,人们发现了一种性能优良的新型磁性结构——斯格明子,为了解决传统微波发生器件能耗高、频谱窄等一系列问题,人们提出设计一种基于磁性斯格明子的自旋纳米振荡器。该器件的研发还处于理论设计阶段,因此有必要对斯格明子在器件中的产生及振荡机制进行研究。本文采用微磁学模拟方法,探究了极化电流密度以及DMI(Dzyaloshinkii-Moriya interaction)对斯格明子成核的影响规律。着重模拟了单个斯格明子在纳米圆盘中的振荡行为,并总结了电流密度以及DMI对斯格明子进动频率以及进动半径的影响。最后,探索了斯格明子个数对振荡器输出频率的影响,以期对该器件的研发提供理论预测和指导。     

基于DMRG算法的自旋轨道耦合排斥费米气体的相变研究

用密度重整化群(DMRG)方法研究了自旋轨道耦合作用下的一维光学晶格与超晶格中的排斥费米气体的相变。研究发现在光晶格中,在自旋轨道耦合作用下发生Mott绝缘态与金属态之间的相变。在超晶格中,在自旋轨道耦合作用下发生Band绝缘态、电荷密度波(BCDW)态或Mott绝缘态与金属态之间的相变,并且通过相图分析了自旋轨道耦合强度和相互作用强度对相变的影响。     

不同温度下Nd_2Fe_(14)B永磁体畴壁中磁矩的转向公式

考虑二级磁晶各向异性常数 ,精确地推导出了自旋重取向温度以上的Nd2 Fe14 B磁体 180°畴壁中磁矩的转向公式和自旋重取向温度以下的Nd2 Fe14 B磁体畴壁中磁矩的转向公式。这些公式也适用于具有类似Nd2 Fe14 B结构和性质的其它永磁体。     

Co/Pb多层膜的磁垂直各向异性与磁光克尔效应

我们用射频磁控溅射方法制备了一系列Ｃｏ／Ｐｂ多层膜样品，转矩仪测量结果表明，当Ｐｂ层厚度小于２纳米时，磁垂直各向异性场Ｈｕ随Ｐｂ层厚度的减小而增加。在磁光极克尔效应的测量中，发现在短波方向有磁光增强现象，并对磁光增强的可能机制进行了研究     

复相多铁材料中电场调控自旋的翻转

电场调控的自旋翻转因在低能耗高密度的新型存储器件中有巨大的应用潜力而受到人们的广泛关注.在复相多铁材料中,利用磁电耦合效应有可能实现电场调控自旋的翻转.我们在CoPt/PMN-PT异质结中,利用电场调控矫顽力的变化,实现了电场调控自旋的翻转.在铁磁形状记忆合金Mn-Ni-Sn与0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3组成的复合材料中,通过电场调控交换偏置场的变化,无需偏置磁场就可以实现电场调控自旋的翻转.     

一维光学晶格中自旋轨道耦合的超冷费米气体

利用密度重整化群方法研究了自旋轨道耦合与Zeeman场同时存在时一维光学晶格中超冷费米气体的相变。研究发现,当只考虑Zeeman场时,Zeeman场的引入会使系统原有的超流态发生极化,而原有的绝缘态却不会发生极化。当只考虑自旋轨道耦合时,自旋轨道耦合的引入会使系统原有的绝缘态发生相变,使绝缘态变为超流态,而原有的超流态却不会发生相变。当两者同时存在时,自旋轨道耦合会压缩FFLO态并扩张超流态,而且会改变极化率。