小顆粒體系的磁化翻轉(zhuǎn)和磁輸運.pdf

1、鐵磁顆粒磁矩的動態(tài)翻轉(zhuǎn)特性是開發(fā)研制磁性傳感器,磁性存儲器以及磁性探測器件的重要課題。磁性存儲及探測器件的制造工藝已相當成熟,這使得其在日常生活中的應(yīng)用變得相當普遍。如今,計算機中央處理器的處理能力和速度不斷提高,對存儲器高速存取的要求也日益突現(xiàn)出來。因此,如何減小磁性存儲單元的翻轉(zhuǎn)場和如何加快顆粒磁化強度的反轉(zhuǎn)時間成為研究者們共同關(guān)注的問題。另外由納米鐵磁顆粒構(gòu)成的復合介質(zhì)會具有特殊的巨磁電阻性質(zhì)。巨磁電阻的發(fā)現(xiàn)使得存儲介質(zhì)的密度得到

2、了極大的提高。對于超高密度規(guī)則排列的納米磁顆粒復合介質(zhì),點陣體系中顆粒間的偶極相互作用對體系的自旋輸運有著重要的影響。因為巨磁電阻與近鄰顆粒磁矩的相對取向密切相關(guān)。研究磁性顆粒高密度排列復合介質(zhì)中的自旋輸運性質(zhì)對理解磁矩關(guān)聯(lián)系統(tǒng)中的磁電阻效應(yīng)有很大幫助,同時也為潛在的應(yīng)用提供理論依據(jù)。本論文主要從以下兩個方面來研究小顆粒系統(tǒng)的磁學和自旋輸運性質(zhì)。
　　 我們用基于LLG方程的OOMMF(Object Oriented Micro

3、magnetic Framework)軟件模擬了單疇納米磁性顆粒內(nèi)磁化強度的翻轉(zhuǎn)特性。單疇納米磁性顆粒為扁平狀薄膜小顆粒,其厚度遠遠小于長寬尺寸。我們以往的研究發(fā)現(xiàn),用雙軸磁晶各向異性材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)單軸磁晶各向異性材料可以加快磁化強度的翻轉(zhuǎn)。然而雙軸磁晶各向異性材料的磁晶各向異性值依賴于具體的材料特性,無法連續(xù)調(diào)節(jié)其大小。因此,在本文中我們提出利用顆粒平面內(nèi)形狀各向異性來調(diào)節(jié)體系總的有效各向異性場,使得系統(tǒng)的勢能在空間重新分布。當磁化強度

4、在外加脈沖磁場作用下發(fā)生翻轉(zhuǎn)進動時,我們發(fā)現(xiàn)致使磁化強度發(fā)生反轉(zhuǎn)的臨界翻轉(zhuǎn)場合發(fā)生反轉(zhuǎn)所需的時間與顆粒平面內(nèi)形狀有密切關(guān)系。與圓形扁平顆粒相比,適當?shù)臋E圓形扁平顆粒能夠減小翻轉(zhuǎn)場或加快磁化強度的反轉(zhuǎn)時間。通過改變扁平顆粒的形狀,我們可以調(diào)控體系總的各向異性場,從而有可能找到能使磁化強度更優(yōu)翻轉(zhuǎn)最佳的的途徑。
　　 我們還研究了納米磁顆粒小體系中的自旋磁輸運現(xiàn)象。在我們研究的體系中納米磁性顆粒規(guī)則地浸在絕緣基質(zhì)中,構(gòu)成二維的正方點

5、陣結(jié)構(gòu)。自旋電子在點陣中的輸運主要來源于隧穿磁電阻。由于需要考慮多粒子間的偶極相互作用,用LLG方程來描述眾多磁性顆粒磁矩在某個時刻的取向相當困難,為此,我們采用Monre-Carlo方法來模擬顆粒磁矩在點陣中的取向。我們發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi),溫度的升高會降低系統(tǒng)的隧穿磁電阻。在這類材料中,由于顆粒間距變得很小,偶極相互作用成為影響體系各項磁化性質(zhì)的重要因素。在給定溫度時,偶極相互作用的增強會導致系統(tǒng)的隧穿電阻由小變大,并出現(xiàn)類似逾滲相變由