纳米接触点的变化对磁涡旋核极性反转的控制

通过微磁模拟的方法研究了纳米接触点的个数、尺寸以及位置对磁涡旋核极性反转的影响.模拟计算显示,与纳米接触点被设置在盘中央对比,如果纳米接触点被设置在偏离盘中央时,磁涡旋核极性反转的临界电流密度和反转时间都会大幅度减小.当设置两个纳米接触点时,如果改变半径小的接触点的位置,则仅对临界反转电流密度有明显影响;如果改变的是半径大的接触点的位置,则对临界反转电流密度和反转时间都有影响.所有的模拟计算都显示纳米接触点的个数、尺寸以及位置均不影响磁涡旋核的反转速度.     

自旋极化电流驱动下磁涡旋的旋转回归运动和手征性反转

将方向为（-1,1,-1）的3个自旋极化电流通入纳米盘, 用OOMMF(object oriented micromagnetic framework）软件分析自旋极化电流大小和位置分布对磁涡旋动力学行为的影响. 结果表明： 磁涡旋核做旋转回归运动时, 最大速度在轨迹上的位置相对固定, 利用该性质， 可在最大速度处引入缺陷, 使磁涡旋核运动到缺陷处被钉扎并发生反转, 从而实现磁涡旋核极性的可控反转； 通过改变极化电流的大小或位置, 可调节磁涡旋核旋转回归运动频率的大小； 在高电流密度区域, 可实现磁涡旋手征性反转, 且反转时间较短； 与极化电流位置对称分布相比, 其手征性反转的电流范围变大, 达到暂态构型的时间变短.      

自旋极化电流驱动下磁涡旋的旋转回归运动和手征性反转

将方向为（-1,1,-1）的3个自旋极化电流通入纳米盘, 用OOMMF(object oriented micromagnetic framework）软件分析自旋极化电流大小和位置分布对磁涡旋动力学行为的影响. 结果表明： 磁涡旋核做旋转回归运动时, 最大速度在轨迹上的位置相对固定, 利用该性质， 可在最大速度处引入缺陷, 使磁涡旋核运动到缺陷处被钉扎并发生反转, 从而实现磁涡旋核极性的可控反转； 通过改变极化电流的大小或位置, 可调节磁涡旋核旋转回归运动频率的大小； 在高电流密度区域, 可实现磁涡旋手征性反转, 且反转时间较短； 与极化电流位置对称分布相比, 其手征性反转的电流范围变大, 达到暂态构型的时间变短.      

两个纳米点接触下磁涡旋的动力学行为

研究了两个纳米点接触系统中磁涡旋的动力学行为.平面外的两个极化电流分别通过一个位于盘中心的纳米接触点和一个不在盘中心的纳米接触点通入坡莫纳米盘.随着电流密度的增加,磁涡旋依次出现了旋转回归运动、极性反转、奇异的磁涡旋构型等动力学现象.重点研究了磁涡旋旋转回归运动的轨迹和旋转频率.     

磁晶各向异性对反铁磁耦合纳米体系磁特性的影响

采用微磁学方法研究了磁性层的磁晶各向异性对反铁磁耦合三层纳米体系磁特性的影响.结果表明:随着磁性层磁晶各向异性的增大,反铁磁耦合三层纳米体系具有4种不同类型的磁滞回线,上、下磁性层的反转场逐渐减小,而饱和场先减小后增大.当磁晶各向异性较小时,反磁化过程为反磁化核的形成与传播过程;当磁晶各向异性很大时,反磁化过程为先形成多畴微磁结构,再逐渐反转的过程.     

矩形磁纳米点的磁反转及动力学特性研究

基于微磁学模拟方法研究了矩形纳米点的磁反转和动力学特性.获得了矩形纳米点的磁反转过程、自旋波本征动力学特性,以及两者间的内在联系.矩形纳米点的磁反转过程从边缘畴壁的失稳开始,伴随着边缘畴壁移出纳米点外微磁结构从"Flower"态转变为"C"态,随着"C"态边缘畴向磁体中央扩展形成大角畴壁,最后伴随着畴壁移出纳米点外实现反转.磁反转过程中微磁结构相变总是伴随着某种自旋波模式的软化;对称的边缘模式(S-EM)模式软化诱发微磁结构从"Flower"态向"C"态演化,在反转场附近,局域于Y形畴壁的Y-D畴壁模式自旋波的软化激发矩形纳米点不可逆磁反转.     

缺损钴纳米环磁特性模拟研究

利用蒙特卡洛(MC)方法结合快速傅立叶变换微磁学(FFTM)方法,研究了缺损钴纳米环材料的磁特性,模拟结果表明:缺损钴纳米环的磁滞回线依然存在典型的双稳态特征.当缺损纳米环中的内半径变化时,在外磁场的作用下依然存在着洋葱态和涡旋态,但在外磁场变化过程中出现了多次局部涡旋的过渡状态,随着缺损程度的变化,其磁化行为也发生变化.     

反铁磁耦合纳米体系磁特性的微磁学研究

采用微磁学方法研究了磁层间反铁磁耦合强度对SyAF纳米体系磁特性的影响.当SyAF纳米体系上、下磁层间的反铁磁耦合强度不同时,SyAF纳米体系具有两种不同类型的磁滞回线.当磁层间反铁磁耦合强度较小时,体系的矫顽力随反铁磁耦合强度的增大而增大,反磁化机制为反磁化核的形成与传播的反转过程.而当磁层间反铁耦合强度较大时(0.2×10-3J.m-2),体系的矫顽力基本不随反铁磁耦合强度变化,并且在剩磁态为稳定的单畴结构,反磁化机制为类一致反转过程.这类SyAF纳米体系更适合于作为磁信息器件中自旋阀的自由层.     

外磁场和电流共同驱动的磁纳米柱中磁矩动力学

针对自由层与自旋极化层均为垂直磁各向异性材料的磁纳米柱结构,基于Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程,利用微磁学模拟方法,研究了外磁场和电流导致的自旋转矩效应所驱动的自由层磁矩翻转特性.模拟结果显示磁矩翻转曲线中出现了多个"凸起"的非正常翻转状态;且凸起区域出现的位置与外加磁场大小、纳米柱尺寸和垂直磁各向异性相关,而与极化层磁矩的倾角大小无关.在自旋极化层的磁矩倾角给定时,凸起区域出现的磁矩状态有亚稳态、振荡态、稳定态3种.给出建立了它们随磁场和极化层倾角变化的参数相图.     

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.     

Taylor-Couette波状涡的周期性特征研究

采用大涡模拟(LES)方法对Taylor-Couette涡流场进行瞬态数值模拟,研究了波状涡流场中不同旋转雷诺数下环隙子午面上涡流场特征随时间的变化情况,分析了波状涡流场的周期性变化规律．结果表明：Taylor-Couette波状涡流场内的涡旋大小、形态及涡心位置存在周期性变化规律,相邻涡旋的形态与特征呈现相反的变化趋势;涡旋、涡核的变化周期几乎完全相同,当转速为20 r/min时,涡旋和涡核的周期变化时间分别为6.80 s和6.83 s,当转速为40 r/min时,涡旋和涡核的周期变化时间分别为1.49 s和1.50 s,但涡核的变化趋势在周期变化过程中处于主导地位;随着旋转雷诺数的增大,波状涡的变化周期逐渐减小,说明周期的数值变化一定程度上可以反映并衡量Taylor-Couette涡流场形态的转变过程．     

铋超导体的磁屏蔽效应

本文研究了铋超导体屏蔽筒的磁屏蔽效应,从而得出了屏蔽效果与超导体的微观结构、临界电流密度、屏蔽空间大小有关,以及用双筒套构的方法可进一步增强磁屏蔽效果的结论.     

磁性纳米颗粒的磁特性研究

基于Monte Carlo数值模拟,研究了具有近邻与次近邻交换耦合作用的Heisenberg体心立方晶格结构纳米颗粒的磁性质.研究表明,近邻和次近邻交换耦合作用的相互竞争将形成不同的磁有序.利用不同的序参量来表征不同的磁有序,给出了交换作用的大小和类型以及尺寸大小等对纳米颗粒的磁化强度、相变行为的影响.理论计算结果较好地解释了实验事实.     

椭圆钴纳米环磁化动力学研究

利用Monte-Carlo方法模拟了不同偏心率、不同厚度的椭圆钴纳米环的磁特性.模拟结果表明:当系统的偏心率较小时,厚度越大的椭圆钴纳米环的涡旋态（“vortex”态）越稳定,此系统的磁滞回线保持圆形纳米环的主要特征;系统的偏心率较大时,系统的磁特性与圆形纳米环有较大差别,涡旋态的稳定性与厚度并无明显关联;对椭圆钴纳米环的自旋组态分析发现,椭圆系统在极化态（“onion”态）与涡旋态之间出现了更多的亚稳态     

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.     

偏心铁纳米环的磁化动力学研究

利用Monte Carlo(蒙特卡洛)方法结合快速傅里叶变换,模拟不同形状的偏心铁纳米环的磁特性.研究结果表明:偏心铁纳米环的磁滞回线与对称系统的磁滞回线类似,均具有双稳态,即存在明显的"vortex"态(涡旋态)与"onion"态(洋葱态).模拟结果还表明,相较于对称纳米环,偏心铁纳米环系统具有更为复杂的过渡状态.这说明形状和结构的不对称性对铁磁纳米环的磁化行为有一定的影响.这一结果对实验研究及磁性纳米环的实际应用具有很好的指导和参考意义.     

具有扇形缺口的Co纳米盘的微磁学模拟

以H.Wang等人的实验结果为依据,用微磁学理论对直径为400 nm,具有不同缺口角度的Co纳米盘在不同方向(垂直和平行于盘的缺口方向)磁场作用下的磁化反转过程进行模拟.从剩磁态、剩磁和矫顽力三个方面考察了不同缺口角度的引入对磁体磁性能的影响.比较模拟结果发现:当磁场垂直于盘的缺口方向时,获得的剩磁态均为磁通闭合磁畴结构,且此时剩磁和矫顽力都随缺口角度的增加呈增加趋势.     

机械振动驱动碳纳米管中水的输运规律

根据棘轮理论设计了一个基于碳纳米管的纳米水泵模型,利用在碳纳米管壁偏离中点的位置施加一周期性的机械振动来驱动纳米管中的水;用分子动力学模拟重点研究了纳米管壁不同位置的机械振动对水泵中的定向流的影响.发现水泵中的定向流非常敏感地依赖于振动的位置,而碳纳米管壁上往左右两边传播的机械波的不对称性是引起定向流及其方向反转的主要原因.     

硬磁/软磁多层膜的成核场、磁滞回线、磁相图和临界厚度

本文通过微磁学方法,较为系统地研究了同组合的硬磁/软磁多层膜的磁矩分和磁滞回,并出了成核场以及成核场和钉扎场分离的软磁厚度（临界厚度）的解析公.研究发现,当软磁厚度Ls较小时,钉扎场与成核场一致,磁滞回为矩形,对应的磁为刚性磁体;随着Ls增大,钉扎场与成核场发生分离,磁滞回在第二开发生倾斜,磁由刚性磁体变为交换弹簧磁体;随着软磁厚度进一增大,硬磁和软磁的磁矩反转对独立,磁由交换弹簧磁体变为退耦合磁体.解析推导表明,临界厚度和硬磁的磁晶异性的平方成反比,这一点与Kneller的估算公一致.据临界厚度的解析公,我们计算了同材料的临界厚度,并与实验值和Kneller等人的估算值进行了比较,探讨了差别产生的原因.     

YBa_2Cu_3O_x超导体的临界电流与显微结构

用X光结构分析,电子显微镜(SEM)和高分辨率透射电镜(TEM)观察及电、磁测量等手段,系统地研究了烧结YBa_2Cu_3O_x超导体的制备工艺、显微结构与临界电流密度之间的关系,通过讨论分析,提出了主要影响临界电流密度J_c的3种界面缺陷