自旋转移矩纳米振荡器的微磁学研究

【摘要】近年来,自旋转移矩效应中自旋电子能够有效的控制磁性薄膜磁化矢量变化,从而受到人们越来越多的关注。自旋转移矩效应能够应用在磁性随机存储器(MRAM)、微波发生器等磁性器件中。本论文采用微磁学模拟方法,对自旋转移矩纳米振荡器展开了研究工作,主要工作内容如下：(一)微磁学模拟研究了涡旋核的振荡规律(1)通过改变磁性材料圆盘的参数,研究单圆盘下,涡旋核回旋频率的影响因素。回旋频率随着圆盘半径的增大而减小,随着交换相互作用常数的增大而增大。(2)对于垂直放置的双圆盘结构,双圆盘的静磁能随着圆盘间距的增大而减小。我们研究了涡旋核手性极性不同组合的四种模式下,垂直双圆盘涡旋核的回旋频率。微磁学模拟结果显示：极性相同的模式,涡旋核回旋频率只有单峰出现,并且回旋频率随着盘间距的增大而增大。极性不同的模式,涡旋核回旋频率则会出现双峰。(二)涡旋核纳米振荡器锁相规律(1)减小圆盘的间距能够有效的降低双圆盘中涡旋核锁相所需的时间。(2)交换相互作用不仅能够有效的降低锁相时间,还能够影响锁相完成后涡旋核的相位差值。(三)环形杂质对涡旋核进动的影响(1)环形杂质能够改变涡旋核进动半径的大小。当极化电流密度较小时,涡旋核进动半径随着环中心半径的增大而单调递增。当极化电流密度较大时,涡旋核进动半径随着环中心半径的增大,呈现先减小后增大的规律。同时我们研究了环宽度对涡旋核的进动的影响,涡旋核进动半径随着环宽度的增大而减小。(2)在相同的电流密度下,交换相互作用能够有效提高涡旋核的进动半径。(四)skyrmion态在圆盘中动态磁性的研究这一部分,我们模拟了极化电流驱动圆盘中skyrmion的运动,结果显示skyrmion的尺寸随着耦合强度的D的增大而增大,进动半径的大小与耦合强度D以及极化电流密度成正比。其次我们研究了反点对于圆盘中skyrmion运动的影响,结果显示skyrmion在稳定进动过程中能够通过降低进动半径,减小skyrmion尺寸来实现绕过反点。
【作者】郑奇；
【导师】刘青芳；
【作者基本信息】兰州大学，磁学，2014，硕士
【关键词】自旋转移矩；自旋转移矩纳米振荡器；微磁学模拟；skyrmion；

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