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倾斜各向异性磁性多层膜中铁磁共振的理论研究

作　者: 王日兴
导　师: 贺鹏斌；王岩国
学　校: 湖南大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 磁性多层膜自旋转移矩铁磁共振倾斜各向异性
分类号: O482.534
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,自旋电子学由于其丰富的物理内涵和广泛的器件应用前景己成为凝聚态物理研究的热点领域。GMR和TMR等效应提出以来,便在读写磁头、磁存储元件、磁场探测器,微波激发等领域得到了广泛应用。特别是1996年“自旋转移矩”效应的理论预言和后面的实验证实,打破了传统的采用磁场来改变或翻转薄膜材料磁矩方向的方法,开创性地采用自旋极化电流直接实现磁矩反转或激发自旋波。本论文主要对倾斜各向异性磁性多层膜中的铁磁共振进行了理论研究。首先,我们简单地介绍了铁磁材料中的相互作用能以及朗道-栗弗席兹-吉尔伯特(LLG)动力学方程。然后我们在只考虑各向异性能和退磁能的情形下,利用线性展开包含自旋转移矩的LLG动力学方程的方法,获得了电流和频率调节的铁磁共振谱,并且分析了平衡位置,共振位置和共振线宽随直流电流密度和钉扎层磁矩方向的变化关系,讨论了电流密度以及钉扎层磁矩方向对功率密度的影响。研究表明：通过选择合适的电流密度和钉扎层磁矩方向,可以从电流泵浦最大的能量到自由层。这一点对提高电流驱动的微波振荡器以及电流感应磁矩翻转的效率是非常有用的。最后,我们考虑了外磁场,用类似的线性方法研究了射频磁场激发的铁磁共振谱。研究表明：当钉扎层为倾斜各向异性时,共振磁场,共振线宽,进动频率以及自由层磁矩的平衡位置都可以通过改变直流电流密度的大小来调节。除了改变电流的大小和方向以为,我们还可以通过改变钉扎层的磁矩方向来改变磁系统中的能量吸收和发散。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-11
附表索引  11-12
第1章绪论  12-24
  1.1 引言  12
  1.2 磁性多层膜中的GMR及TMR效应  12-15
  1.3 磁性随机存储器(MRAM)  15-16
  1.4 自旋转移矩(SPIN TRANSFER TORQUE)效应  16-19
  1.5 铁磁共振  19-22
    1.5.1 铁磁共振原理  19-21
    1.5.2 铁磁共振的研究现状  21-22
  1.6 本课题的研究背景、意义和内容  22-24
    1.6.1 研究背景及意义  22
    1.6.2 研究内容  22-24
第2章微磁学基础  24-32
  2.1 铁磁材料中的相互作用能  24-29
    2.1.1 交换作用能  24-25
    2.1.2 外磁场能  25
    2.1.3 退磁场能  25-27
    2.1.4 磁晶各向异性能  27-29
  2.2 LANDAU-LIFSHITZ-GILBERT(LLG)动力学方程  29-32
    2.2.1 LLG方程的基本形式  29-31
    2.2.2 含有自旋转移矩效应的LLG方程  31-32
第3章电流驱动的铁磁共振  32-43
  3.1 引言  32
  3.2 理论模型与公式  32-34
  3.3 解析结果  34-37
  3.4 电流调节铁磁共振  37-40
  3.5 功率密度  40-41
  3.6 本章小结  41-43
第4章磁场调节铁磁共振  43-50
  4.1 理论模型和解析结果  43-45
  4.2 磁场调节铁磁共振  45-48
  4.3 本章小结  48-50
结论与展望  50-52
参考文献  52-60
附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)  60-61
致谢  61

倾斜各向异性磁性多层膜中铁磁共振的理论研究

内容摘要

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