磁性薄膜系統(tǒng)磁化性質的自旋動力學研究.pdf

1、磁性薄膜材料在自旋電子器件領域以及數(shù)據(jù)存儲領域中有著重要的應用，磁性薄膜的磁化性質一直受到廣泛關注。例如硬盤讀取磁頭和磁性傳感器是利用自旋閥效應，自旋閥是一種多層膜結構，當其中的鐵磁/反鐵磁雙層膜結構出現(xiàn)交換偏置后便會導致兩個鐵磁層出現(xiàn)兩種磁化狀態(tài)，從而實現(xiàn)兩種不同的阻態(tài)。另外在磁記錄中是利用磁性薄膜的磁化性質實現(xiàn)信息的記錄和存儲。由此可見，在磁學領域研究磁性薄膜的磁化性質顯得尤為重要。
　　磁性薄膜的磁化性質是由磁化過程中自旋的

2、動力學行為決定的，而磁各向異性的方向及強度能夠改變磁化過程中自旋的動力學行為。在近些年由于賽道存儲器而備受關注的磁納米帶薄膜系統(tǒng)中，形狀各向異性顯得尤為重要。為此，本論文著重于研究一些磁化過程中（特別是磁化翻轉過程中）自旋的動力學行為，以及磁各向異性（特別是形狀各向異性）對磁化性質的影響。本文采用自旋動力學模擬的方法對這些內容展開研究，自旋動力學的方法允許我們考慮微觀自旋的相互作用，能夠較理想地研究自旋的動力學行為，進而研究磁性薄膜的磁

3、化性質。第三、四章是本篇碩士論文的重點，具體內容如下:
　　1.提出一種新的分析方法來觀察交換偏置系統(tǒng)中磁化翻轉的具體動力學行為。在鐵磁FM/反鐵磁AFM的雙層膜交換偏置系統(tǒng)中，由于反鐵磁層對鐵磁層存在單向的釘扎作用使鐵磁層存在單向各向異性。由于鐵磁層單向各向異性能的存在，原本對稱的本征能量勢不再對稱。基于Stoner-Wohlfarth模型研究發(fā)現(xiàn)，不對稱的勢壘對應著磁滯回線測量中四種不同的動力學過程。這些動力學過程具有拓撲屬性

4、，可以通過調節(jié)外場的方向來一一獲得。通過這種新的分析方法，磁滯回線中的矯頑場、交換偏置場和不對稱度都可以定量地計算出來。
　　2.采用自旋動力學模擬的方法研究形狀各向異性對磁性納米帶薄膜中磁化性質的影響。由于納米帶較大的長寬比，退磁場在短軸方向非常大，會導致自旋比較容易躺在長軸方向，感生出沿著長軸方向的形狀各向異性。形狀各向異性會和納米帶中的磁晶各向異性出現(xiàn)共線或者非共線的關系，從而導致兩個各向異性互相增強或互相競爭。進而改變體系