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...     

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。     

YIG/Ta/CoTb/Pt多层膜中基于自旋轨道矩的全电学垂直磁矩翻转

自旋轨道矩为设计新型自旋电子存储和逻辑器件提供了物理基础,而实现零磁场自旋轨道矩操控磁矩翻转是此类自旋电子器件应用的物理基础.本工作在钇铁石榴石(Yttrium Iron Garnet, YIG)磁性绝缘薄膜层上生长了Ta/CoTb/Pt亚铁磁性多层膜,利用YIG磁性绝缘层对具有垂直磁各向异性的CoTb薄膜施加磁偶极相互作用场,再辅以Ta和Pt层中叠加的自旋轨道矩,实现零外场下对CoTb磁矩的操控和翻转.实验上通过反常霍尔效应及反常霍尔电阻测量脉冲电流诱导的磁化翻转行为,并在磁光克尔显微镜下观察到了脉冲电流驱动的磁畴壁运动特征,发现对于YIG/Ta/CoTb/Pt器件,由于受到底层YIG的影响,亚铁磁CoTb的磁畴以条纹状特征进行运动和完成磁化翻转,这与Si/Ta/CoTb/Pt薄膜磁化翻转特性存在显著区别.本文对于自旋电子低功耗器件尤其是全电学驱动的自旋轨道矩器件的研究,具有参考意义和潜在应用价值.     

纳米磁性颗粒小点阵体系的动力学响应

通过数值解Landau Lifshitz Gilbert(LLG)方程,来研究一个具有垂直各向异性的N×N平方点阵结构的单畴铁磁颗粒体系的动力学响应.由于磁性颗粒间的偶极相互作用,我们发现存在三种不同的典型磁矩构形分布.这些构形由磁晶各向异性和磁偶相互作用之间的竞争所决定.磁性粒子的点阵几何构形是影响磁矩翻转的重要因素,偶极相互作用的增强,引起不同位置的颗粒磁矩发生先后顺序的翻转.当初态所有颗粒磁矩都平行于 z方向,且颗粒间的偶极相互作用不足以使磁矩发生耦合翻转,反转某个磁矩所需的最小翻转场将比反转单个(即无偶极相互作用)磁矩时所需的最小翻转场小得多.该种效应随着颗粒间距的增加,将明显地减弱,最小翻转场很快地增加且趋于反转单个磁矩时所需的最小翻转场.当所有颗粒磁矩处于各种不同初态时,弱偶极相互作用加宽了翻转场的取值范围.     

纳米磁性颗粒点阵的磁电阻效应

纳米颗粒高密度排列体系有其独特的磁学和电输运性质.主要研究了具有单轴各向异性的单畴磁性颗粒二维正方点阵的磁性和隧穿磁电阻效应.纳米磁性颗粒规则地浸在绝缘基质中.自旋电子在点阵中的输运主要来源于隧穿磁电阻.颗粒磁矩的取向与隧穿磁电阻的大小直接相关.我们发现磁偶极矩相互作用的强弱及温度对该种纳米颗粒点阵系统中的磁学和电输运性质有重要的影响.弱偶极相互作用下,系统的磁化强度和隧穿磁电阻随温度的增加而减小.在给定温度时,偶极相互作用强度的增加,使系统出现由低电阻状态向高电阻状态的转变.强偶极相互作用使系统出现明显的磁电阻各向异性.     

用纵向磁光克尔效应观察Co/Cu/Co三层膜正交方向磁矩随磁场的翻转过程

运用光弹调制器和锁向放大器作为主要的光电子仪器,搭建磁光克尔效应实验系统,将平行和垂直磁场应用于纵向磁光克尔(Kerr)效应,用来分析薄膜正交方向磁矩随磁场翻转的情况.应用此方法,研究了在不同衬底上用磁控溅射方法制备的Co(2.7 nm)/Cu(2 nm)/Co(2.7 nm)三层膜的磁性及磁矩翻转,探索其耦合机理.衬底与间隔层Cu层表面结构的差异,诱导了底层Co与表面层Co结构的差异,导致底层和表面层Co膜的矫顽力不同,从而实现了两铁磁层的磁矩翻转不一致.     

不同衬底温度下Tb/Fe/Dy纳米多层膜超磁致伸缩性能研究

采用多靶磁控溅射仪在室温和衬底温度为300 ℃的条件下制备Tb/Fe/Dy纳米多层膜,研究其磁性能和超磁致伸缩性能.结果表明该纳米多层膜较TbDyFe单层膜有更明显的垂直磁各向异性和更大的矫顽力.尽管纳米多层膜样品具有垂直各向异性,但仍具有超磁致伸缩性能.特别是衬底温度为300 ℃的纳米多层膜样品,具有Laves相结构的TbDyFe纳米晶体析出,使得低磁场下磁致伸缩性能有了显著的提高.     

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．     

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     

反铁磁质的体极化激元

通过计算得到了当外静磁场垂直原磁晶磁矩、波矢垂直外静磁场时,反铁磁质的体极化激元的ＴＥ模式。其色散关系与波矢方向有关,与各向同性的电介质的色散关系相似。     

对"磁感应强度和磁场强度"的讨论

从电流观点和磁荷观点两个角度讨论了磁感应强度B 和磁场强度H 两个物理量,旨在加深对两个物理量含义的理解.     

磁制冷技术和纳米磁制冷工质的研究进展

综述磁制冷技术的原理和磁制冷工质的研究现状 ,重点介绍了纳米磁制冷工质的研究进展.     

磁性套管中磁测斜仪误差建模分析

在利用磁测斜仪测量钻井方位角时,铁磁性套管会对放入其中的测斜仪产生磁屏蔽作用,严重影响了方位角的解算精度。针对该问题,利用ANSYS软件对磁测斜仪环境磁场进行仿真,从而建立磁测斜仪误差模型;并用牛顿迭代法对钻具方位角和套管磁屏蔽系数进行快速解算。最后针对该优化算法的误差校准效果进行数学仿真分析。仿真结果表明,相比于传统解算算法,该方法能够更准确地解算出钻井的方位角。同时,在存在随机白噪声干扰的情况下,当信噪比较低时可以通过多次测量求平均值来减小解算误差。     

行波磁场驱动的磁力传动系统空间磁场数学模型

为提高大间隙、高转速条件下磁力传动系统的可靠性,提出行波磁场驱动的大间隙磁力传动技术,研究磁力传动系统窄间数学模型.首先,分析系统主动磁极(电磁体)磁极状态和从动磁极(永磁体)转动状态之间的关系,确定驱动水磁体转动的电磁体4个磁极状态及切换顺序;其次,基于磁路基本原理,通过磁场分析和建模,以电磁体4个磁极状态之一的NS(N表示其左极、S为右极)为例,对电磁体的空间磁场分布进行研究并建立空间磁场数学模型;最后,以MATLAB为平台对4个磁极状态的空间磁场数学模型进行求解,将求解结果与实验数据进行对比.研究结果表明,电磁体空间磁场数学模型是正确的.     

强磁性纳米材料磁稀释体系磁化强度表征的新方法

研究了强磁性纳米材料磁化强度的表征方法,采用永久磁矩和未偶电子为零的无磁性物质作为磁稀释体系,将纳米材料的强磁性稀释后,用Gouy磁天平表征了强磁性纳米材料NiFe2O4磁化强度,探讨了纳米材料粒径与磁稀释体系磁化强度的变化规律.     

磁选环柱精选区新型磁系的试验研究

在磁选环柱研究的基础上,针对磁选环柱存在的不足,对磁选环柱精选区磁系加以改进.通过在精选区设置多组多极头电磁铁环轭磁系,实现将大部分磁场能量集中于精选环腔的目的;通过改变相邻两组电磁铁环轭磁系磁极头间的相对位置,使磁性颗粒逆水流方向呈螺旋线轨迹向下运动,从而增加水流对磁团聚的分散作用,提高分选效果.改进后的磁选环柱,在保持金属回收率不变的情况下,品位可提高0.5%.     

磁选环柱精选区新型磁系的试验研究

在磁选环柱研究的基础上,针对磁选环柱存在的不足,对磁选环柱精选区磁系加以改进.通过在精选区设置多组多极头电磁铁环轭磁系,实现将大部分磁场能量集中于精选环腔的目的;通过改变相邻两组电磁铁环轭磁系磁极头间的相对位置,使磁性颗粒逆水流方向呈螺旋线轨迹向下运动,从而增加水流对磁团聚的分散作用,提高分选效果.改进后的磁选环柱,在保持金属回收率不变的情况下,品位可提高0.5%.     

纳米双相钕铁硼永磁合金的织构及磁畴

为开发纳米复合永磁材料高磁能积的潜力,用熔体快淬法制备各向异性的纳米双相快淬带。X光衍射结果表明,Nd9Fe85-xNbxB6(x=0,0.5,1.0)快淬带中存在垂直于带面的Nd2Fe14B[00L]织构,其自由面上的织构强于贴辊面。x=1.0时,在15m.s-1的快淬速度下的择优取向度为94%。磁力显微镜观察表明晶粒间存在强烈的交换耦合作用。x=0.5时的快淬带具有较强交换耦合作用及高织构度,因此具有最佳磁性能。其剩余磁极化强度为1.130T,内禀矫顽力为519.8kA.m-1,最大磁能积为121.2kJ.m-3。     

用磁场能量计算磁力

本文介绍了用磁场能量计算磁力的方法，并利用这方法证明了两个载流闭合回路之间的磁力遵从牛顿第三定律。     

Fe基非晶软磁合金的纳米晶化及磁性

研究了Fe78Si9B13,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9,Fe74Cu1Mo2Nb1Si13B9三种非晶软磁合金在753～853K温度间等温退火1h后的纳米晶化行为和磁性,实验证明Cu,Nb和Mo元素的加入有助于提高晶化温度,稳定非晶组织.同时采用差热分析和X衍射仪分析了三种合金的晶化相,测量了其磁滞回线,结果表明1#,2#,3#合金分别在753K,813K,753K退火1h后可获得优良的综合软磁性能.