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纳米颗粒的磁化快速翻转特性

作　者: 张利锋
导　师: 许晨
学　校: 苏州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 纳米颗粒磁化翻转 LLG方程偶极相互作用进动热扰动磁输运
分类号: O482.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

颗粒磁矩的动态翻转特性是开发研制磁性存储器、磁传感器、磁探测器等器件的重要课题。磁化强度取向的稳定性及翻转快慢将直接影响到磁存储器的性能。周期排列的磁性(单畴)颗粒构成的阵列，在高密度数据存储器(1Tb／in~2范围)和磁场感应器方面有着重要的应用。在这些纳米颗粒点阵体系中，颗粒间的偶极相互作用对体系的动力学磁化过程有着重大的影响。尤其在阵列比较小时，体系展示了特殊的磁学性质。因而，研究纳米颗粒体系的磁学特性，不仅在理论上有重要学术价值，同时也为实际应用提供可行的方案，是凝聚态物理和纳米磁学的前沿课题。我们对纳米颗粒磁矩的翻转特性进行了研究。当翻转外场略大于有效各向异性场时，施加一个横向振荡偏压场代替静态偏压场，翻转时间可大大缩短。即使在翻转场小于各向异性场时，一个恰当的纳秒(ns)时间的脉冲偏压场可促进磁矩快速翻转。我们给出了振荡偏压场的频率与翻转时间的关系，以及脉冲偏压场的持续时间与翻转时间的关系。对薄膜，我们发现在垂直于各向异性易化轴的方向上施加一个小的横向振荡场，可以引起薄膜磁化进动模式的反转。在系统耗散系数α较小时，相对于通常的由静态场引起的进动翻转，振荡场更有效地促进了进动翻转。当α＜0.01，振荡场的场强大小小于各向异性场一个数量级，就可引起磁化翻转。在高密度磁存储介质中，由于静磁相互作用具有空间各向异性，某个磁性单元的周围磁矩状态对其翻转存在着非线性响应，会引起颗粒磁矩的翻转场和翻转时间分布。我们发现，增强粒子的有效各向异性有利于克服偶极相互作用带来的磁矩间关联不利影响。我们提出通过施加一个横向偏压场，可有效减小高密度磁存储介质中的单个存储单元的翻转场和翻转时间。在一个强垂直各向异性的纳米颗粒小点阵体系中，磁化曲线在垂直外场减小和增加的过程中，出现了“平台-跳跃”现象。这些跳跃联系着系统能量的跃变，也对应着磁矩构型的转变。当点阵尺寸更小和偶极相互作用较弱时，跳跃特征更明显。研究表明，当偶极相互作用强度不同时，在零场下存在着三种典型的磁矩构型。磁滞曲线

全文目录

中文摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-19
  1.1 颗粒磁矩的动态翻转特性研究意义及进展  9-11
  1.2 纳米颗粒点阵体系的磁学特性研究意义及进展  11-13
  1.3 本文的主要工作  13-16
  参考文献  16-19
第二章纳米磁颗粒的磁化翻转特性研究  19-40
  2.1 非静态偏压场引起的磁化翻转  19-25
  2.2 薄膜中快速进动模式引起的磁化翻转  25-31
  2.3 规则点阵中磁单元磁化翻转  31-37
  2.4 结论  37-38
  参考文献  38-40
第三章纳米磁颗粒小点阵体系的磁学性质及动态响应特性  40-56
  3.1 外加磁场作用下的磁化过程及性质  40-47
  3.2 磁偶极相互作用对体系的磁化翻转影响  47-53
  3.3 结论  53-54
  参考文献  54-56
第四章热扰动对纳米磁颗粒磁化翻转的影响  56-64
  4.1 模型和模拟方法  56-57
  4.2 计算结果及讨论  57-63
  4.3 结论  63
  参考文献  63-64
第五章纳米磁颗粒小体系中的磁输运  64-72
  5.1 模型和理论  64-67
  5.2 计算结果及讨论  67-70
  5.3 结论  70-71
  参考文献  71-72
论文发表情况  72-73
致谢  73-74
中文详细摘要  74-76

纳米颗粒的磁化快速翻转特性

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