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三明治结构薄膜巨磁阻抗效应的电磁理论研究

作　者: 黄灿星
导　师: 马学鸣
学　校: 华东师范大学
专　业: 凝聚态物理学
关键词: 三明治结构薄膜趋肤效应巨磁阻抗效应铁磁共振电磁相互作用场叠加原理
分类号: O484.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

本文建立了一个两层软磁材料的中间夹一层非磁性金属的三明治结构薄膜的物理模型,从理论上研究其巨磁阻抗效应。研究的主要的结果如下:1. 建立三明治结构薄膜的物理模型,以麦克斯韦电磁场方程组为出发点,根据电磁场的叠加原理,结合一定的边界条件,求出了F/M/F型三明治薄膜内部各层的电磁场大小。根据整个薄膜内电磁场能量的转化与交流阻抗的关系,得到了三明治薄膜的交流阻抗公式,该公式能够演绎出普遍接受的单层薄膜的阻抗公式。2. 考虑铁磁材料内磁化强度在外界磁场的作用下进动,利用朗道一栗弗席兹方程描述其磁化强度的运动,推导出其交流磁化强度和交流磁场的关系,得到铁磁材料的交流磁导率张量,进而得到其有效的交流横向磁导率。3. 运用推导得到的三明治薄膜的阻抗公式和有效磁导率公式,计算三明治薄膜的各个参数对其巨磁阻抗效应的影响。模拟的结果表明,中间夹高导电性材料的F/M/F型三明治薄膜的巨磁阻抗效应比同样厚度的单层磁性薄膜的巨磁阻抗效应要大很多,而且三明治薄膜出现阻抗最大变化时的频率大概在10MHz左右,比单层薄膜要低得多。如果两层磁性材料中间夹导电性能很弱的金属材料(比如Ti),即使是三明治结构薄膜,其巨磁阻抗效应也是很小的,与实验结果取得一致。计算得到的其他参数对三明治薄膜巨磁阻抗效应的影响,与实验得到的结果接近,验证了模型的有效性。4. 从计算得到的电磁场分布来探讨三明治结构薄膜和单层磁性薄膜的巨磁阻抗效应,研究了内外层的电磁相互作用以及内层材料对外部铁磁层内电磁场分布的影响,指出铁磁层内的趋肤效应依然是三明治薄膜产生巨磁阻抗效应的重要因素。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章绪论  9-18
  第一节巨磁阻抗效应  9-13
  第二节巨磁阻抗效应的理论  13-17
  第三节本文研究的目的和内容  17-18
第二章 F／M／F型三明治结构薄膜GMI效应的物理模型及阻抗公式的理论推导  18-30
  第一节三明治薄膜的物理模型  18-20
  第二节三明治薄膜内电磁场的计算及阻抗公式的推导  20-25
  第三节铁磁层有效交流横向磁导率的计算  25-30
第三章模拟计算的结果及讨论  30-47
  第一节单层和三明治结构薄膜巨磁阻抗效应的比较  30-33
  第二节内层金属材料的电导率对GMI的影响  33-35
  第三节铁磁材料的参数对GMI效应的影响  35-39
  第四节样品厚度对GMI的影响  39-41
  第五节阻抗测量方式对GMI效应的影响  41-42
  第六节计算结果的讨论  42-47
第四章结语  47-48
附录  48-56
参考文献  56-59
后记  59

三明治结构薄膜巨磁阻抗效应的电磁理论研究

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