磁納米帶中不同各向異性對(duì)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)橫向疇壁的影響

1、磁納米帶中不同各向異性對(duì)磁磁納米帶中不同各向異性對(duì)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)橫向疇壁的影響場(chǎng)驅(qū)動(dòng)橫向疇壁的影響學(xué)院：揚(yáng)州大學(xué)物理學(xué)院：揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院科學(xué)與技術(shù)學(xué)院導(dǎo)師：蘇垣昌導(dǎo)師：蘇垣昌學(xué)生：薛珊學(xué)生：薛珊主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、研究背景 二、研究?jī)?nèi)容 三、研究方法 四、結(jié)果與討論 五、結(jié)論一、研究背景一、研究背景 近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的飛速發(fā)展，近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的飛速發(fā)展，利用自旋動(dòng)力學(xué)模擬方法來(lái)研究磁性材料已經(jīng)成利用自旋動(dòng)力學(xué)模擬方法來(lái)研究磁性材料已經(jīng)成為磁學(xué)研究領(lǐng)域的重要手段之一。通過(guò)自旋動(dòng)力為磁學(xué)研究領(lǐng)域的重要手段之一。通過(guò)自旋動(dòng)力學(xué)模擬，能夠很好地反映磁性材料內(nèi)部的磁矩分學(xué)模

2、擬，能夠很好地反映磁性材料內(nèi)部的磁矩分布、磁疇的翻轉(zhuǎn)以及疇壁的運(yùn)動(dòng)情況，從而獲得布、磁疇的翻轉(zhuǎn)以及疇壁的運(yùn)動(dòng)情況，從而獲得磁性材料宏觀性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，磁性材料宏觀性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，特別是體系的微觀自旋構(gòu)型，從而直觀地研究其特別是體系的微觀自旋構(gòu)型，從而直觀地研究其磁化翻轉(zhuǎn)機(jī)制。磁化翻轉(zhuǎn)機(jī)制。二、研究?jī)?nèi)容二、研究?jī)?nèi)容 1、橫向疇壁的制備；、橫向疇壁的制備； 2、各向異性對(duì)對(duì)矯頑場(chǎng)的角度依賴關(guān)系的影響；、各向異性對(duì)對(duì)矯頑場(chǎng)的角度依賴關(guān)系的影響； 3、立方各向異性對(duì)矯頑場(chǎng)的角度依賴關(guān)系的影、立方各向異性對(duì)矯頑場(chǎng)的角度依賴關(guān)系的影響。響。三、研究方法（三、研究方法（自自旋動(dòng)力

3、學(xué)模擬）旋動(dòng)力學(xué)模擬）(1) 計(jì)算計(jì)算格點(diǎn)磁矩所受到的有效磁場(chǎng)格點(diǎn)磁矩所受到的有效磁場(chǎng)effHeffHS1S2SdtddtdiiieffiiSSHSS(3) 重復(fù)前兩步驟，直至達(dá)到平衡態(tài)。重復(fù)前兩步驟，直至達(dá)到平衡態(tài)。模擬得到的最終態(tài)為溫度為零時(shí)能量極小的平衡態(tài)模擬得到的最終態(tài)為溫度為零時(shí)能量極小的平衡態(tài)(2) 讓格點(diǎn)磁矩按照讓格點(diǎn)磁矩按照LLG方程方程 進(jìn)行演化一個(gè)時(shí)間步進(jìn)行演化一個(gè)時(shí)間步dt，得到新的自旋取向。，得到新的自旋取向。jiijjijiijijjiiiBiijijirSrSrrSSShgSDSSJH)(32)(532xx,交換作用能項(xiàng)交換作用能項(xiàng)各項(xiàng)異性項(xiàng)各項(xiàng)異性項(xiàng)塞曼能項(xiàng)塞曼能

4、項(xiàng)偶極相互作用項(xiàng)偶極相互作用項(xiàng)有效磁場(chǎng)的計(jì)算：系統(tǒng)哈密頓量系統(tǒng)哈密頓量：r)rS(13S1he2SH53ijijjijjijijBzziijjieffrrgDSJiieffiSHH平衡態(tài)ieffHiS與方向平行經(jīng)典動(dòng)力學(xué)方程動(dòng)力學(xué)方程：ieffiidtdHSS量子海森堡運(yùn)動(dòng)方程海森堡運(yùn)動(dòng)方程：,S1SHiiidtd比較可得：比較可得：四、結(jié)果與討論四、結(jié)果與討論圖圖1 1：X X軸為各向異性的易軸，偶極相互作用系數(shù)軸為各向異性的易軸，偶極相互作用系數(shù)=0.2=0.2情況下的情況下的四種各向異性對(duì)橫向疇壁矯頑場(chǎng)的角度依賴關(guān)系四種各向異性對(duì)橫向疇壁矯頑場(chǎng)的角度依賴關(guān)系圖圖2 2：X X軸為各向異性

5、易軸，偶極相互作用系數(shù)軸為各向異性易軸，偶極相互作用系數(shù)=0.1=0.1情況下的三種各向異性對(duì)橫向疇壁矯頑場(chǎng)的角度依賴情況下的三種各向異性對(duì)橫向疇壁矯頑場(chǎng)的角度依賴關(guān)系關(guān)系圖圖3 3：Y Y軸為各向異性易軸，偶極相互作用系數(shù)軸為各向異性易軸，偶極相互作用系數(shù)=0.1=0.1，各向異性為各向異性為0.00.0、0.010.01情況下的橫向疇壁矯頑場(chǎng)的角度情況下的橫向疇壁矯頑場(chǎng)的角度依賴關(guān)系依賴關(guān)系圖圖4 4：Z Z軸為各向異性易軸，偶極相互作用系數(shù)軸為各向異性易軸，偶極相互作用系數(shù)=0.1=0.1情況下的三種各向異性對(duì)橫向疇壁矯頑場(chǎng)的角度依賴情況下的三種各向異性對(duì)橫向疇壁矯頑場(chǎng)的角度依賴關(guān)系關(guān)系

6、圖圖5 5：Z Z軸為各向異性易軸，偶極相互作用系數(shù)軸為各向異性易軸，偶極相互作用系數(shù)=0.2=0.2情況下的三種各向異性對(duì)橫向疇壁矯頑場(chǎng)的角度依賴情況下的三種各向異性對(duì)橫向疇壁矯頑場(chǎng)的角度依賴關(guān)系關(guān)系圖圖6 6：X X軸和軸和Y Y軸的各向異性大小相等，偶極相互作用系軸的各向異性大小相等，偶極相互作用系數(shù)數(shù)=0.2=0.2情況下的三種各向異性對(duì)橫向疇壁矯頑場(chǎng)的情況下的三種各向異性對(duì)橫向疇壁矯頑場(chǎng)的角度依賴關(guān)系角度依賴關(guān)系五、結(jié)論 本文利用自旋動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模擬方法研究了本文利用自旋動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模擬方法研究了969612121 1方形磁性方形磁性納米帶中不同各向異性對(duì)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)橫向疇壁的影響。結(jié)果

7、表明對(duì)于納米帶中不同各向異性對(duì)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)橫向疇壁的影響。結(jié)果表明對(duì)于橫向疇壁磁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，對(duì)于不同的各向異性強(qiáng)度，不管是單軸各向橫向疇壁磁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，對(duì)于不同的各向異性強(qiáng)度，不管是單軸各向異性還是立方各向異性，驅(qū)動(dòng)橫向壁運(yùn)動(dòng)的矯頑場(chǎng)的都是隨著外場(chǎng)異性還是立方各向異性，驅(qū)動(dòng)橫向壁運(yùn)動(dòng)的矯頑場(chǎng)的都是隨著外場(chǎng)與易軸的夾角的變大而逐漸上升的。當(dāng)與易軸的夾角的變大而逐漸上升的。當(dāng)X X軸上為各向異性的易軸時(shí)，軸上為各向異性的易軸時(shí)，矯頑場(chǎng)隨角度的增加而增加，這是因?yàn)楦飨虍愋圆蛔儠r(shí)就要求自旋矯頑場(chǎng)隨角度的增加而增加，這是因?yàn)楦飨虍愋圆蛔儠r(shí)就要求自旋躺在易軸上的數(shù)量一定，也就是外場(chǎng)在易軸方向上的分量一定，所躺在易

8、軸上的數(shù)量一定，也就是外場(chǎng)在易軸方向上的分量一定，所以當(dāng)外場(chǎng)與易軸之間的夾角變大時(shí)，外場(chǎng)也就要變大，也就是驅(qū)動(dòng)以當(dāng)外場(chǎng)與易軸之間的夾角變大時(shí)，外場(chǎng)也就要變大，也就是驅(qū)動(dòng)橫向壁的矯頑場(chǎng)要增大。在外場(chǎng)與易軸之間的夾角不變時(shí)，矯頑場(chǎng)橫向壁的矯頑場(chǎng)要增大。在外場(chǎng)與易軸之間的夾角不變時(shí)，矯頑場(chǎng)隨各向異性的增加而增加。這是因?yàn)橥舜艌?chǎng)的釘扎作用主要躺在長(zhǎng)隨各向異性的增加而增加。這是因?yàn)橥舜艌?chǎng)的釘扎作用主要躺在長(zhǎng)邊上，也就是邊上，也就是X X方向，所以當(dāng)易軸上的各向異性增大時(shí)，就相當(dāng)于方向，所以當(dāng)易軸上的各向異性增大時(shí)，就相當(dāng)于增強(qiáng)了偶極相互作用能，不利于驅(qū)動(dòng)橫向壁，這時(shí)候就需要有較大增強(qiáng)了偶極相互作用能，不

9、利于驅(qū)動(dòng)橫向壁，這時(shí)候就需要有較大的矯頑場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)橫向壁運(yùn)動(dòng)。的矯頑場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)橫向壁運(yùn)動(dòng)。 同時(shí)偶極相互作用系數(shù)越大也會(huì)時(shí)矯頑場(chǎng)增大。當(dāng)同時(shí)偶極相互作用系數(shù)越大也會(huì)時(shí)矯頑場(chǎng)增大。當(dāng)Y Y軸為各向異軸為各向異性的易軸時(shí)要注意各向異性的取值會(huì)不會(huì)破壞橫向壁，偶極相互作用性的易軸時(shí)要注意各向異性的取值會(huì)不會(huì)破壞橫向壁，偶極相互作用能此時(shí)還是躺在長(zhǎng)邊能此時(shí)還是躺在長(zhǎng)邊X X軸上，所以此時(shí)軸上，所以此時(shí)Y Y軸為易軸是減小了退磁能，所軸為易軸是減小了退磁能，所以當(dāng)外場(chǎng)與易軸的夾角一定時(shí)，各向異性越大，它所對(duì)應(yīng)的矯頑場(chǎng)越以當(dāng)外場(chǎng)與易軸的夾角一定時(shí)，各向異性越大，它所對(duì)應(yīng)的矯頑場(chǎng)越小。小。Z Z軸為各項(xiàng)異性易軸

10、時(shí)矯頑場(chǎng)不受各向異性的影響。這是因?yàn)榇溯S為各項(xiàng)異性易軸時(shí)矯頑場(chǎng)不受各向異性的影響。這是因?yàn)榇藭r(shí)偶極相互作用的方向依然在時(shí)偶極相互作用的方向依然在X X軸上，改變各向異性對(duì)矯頑場(chǎng)沒(méi)有影軸上，改變各向異性對(duì)矯頑場(chǎng)沒(méi)有影響，但是外場(chǎng)與易軸的夾角始終從從響，但是外場(chǎng)與易軸的夾角始終從從0 0到到9090變化，所以矯頑場(chǎng)還變化，所以矯頑場(chǎng)還是遵循隨著角度變大而變大的規(guī)律。而對(duì)于立方各項(xiàng)異性的體系，是遵循隨著角度變大而變大的規(guī)律。而對(duì)于立方各項(xiàng)異性的體系，X X軸和軸和Y Y軸上的各向異性相等時(shí)，矯頑場(chǎng)不受各向異性的影響，這是因軸上的各向異性相等時(shí)，矯頑場(chǎng)不受各向異性的影響，這是因?yàn)闉閄 X軸上的各向異性

11、增強(qiáng)了偶極相互作用，而軸上的各向異性增強(qiáng)了偶極相互作用，而Y Y軸上的各向異性又減弱軸上的各向異性又減弱了偶極相互作用，兩者疊加相抵消，偶極相互作用不再受各向異性的了偶極相互作用，兩者疊加相抵消，偶極相互作用不再受各向異性的影響。同時(shí)因?yàn)橛绊?。同時(shí)因?yàn)閆 Z軸為易軸時(shí)矯頑場(chǎng)不受各向異性的影響，導(dǎo)致了軸為易軸時(shí)矯頑場(chǎng)不受各向異性的影響，導(dǎo)致了X X軸軸和和Z Z軸為各向異性易軸時(shí)，以及軸為各向異性易軸時(shí)，以及Y Y軸和軸和Z Z軸為各向異性易軸時(shí)的矯頑場(chǎng)軸為各向異性易軸時(shí)的矯頑場(chǎng)與與X X軸為各向異性易軸、軸為各向異性易軸、Y Y軸為各向異性易軸的情況一樣。軸為各向異性易軸的情況一樣。致謝 在本

12、文完成之際，我首先想對(duì)導(dǎo)師蘇垣昌老師致以最誠(chéng)摯的感在本文完成之際，我首先想對(duì)導(dǎo)師蘇垣昌老師致以最誠(chéng)摯的感謝，感謝蘇老師這段時(shí)間以來(lái)對(duì)我工作、學(xué)習(xí)和生活的指導(dǎo)、關(guān)心謝，感謝蘇老師這段時(shí)間以來(lái)對(duì)我工作、學(xué)習(xí)和生活的指導(dǎo)、關(guān)心及幫助。在剛開(kāi)始做的時(shí)候，有很多東西不懂，不知該如何下手，及幫助。在剛開(kāi)始做的時(shí)候，有很多東西不懂，不知該如何下手，但是在蘇老師耐心地指導(dǎo)講解些，自己不斷地克服了困難，從而逐但是在蘇老師耐心地指導(dǎo)講解些，自己不斷地克服了困難，從而逐步完成了本論文的工作。同時(shí)，我還要感謝張麗娟學(xué)姐，這段時(shí)間步完成了本論文的工作。同時(shí)，我還要感謝張麗娟學(xué)姐，這段時(shí)間學(xué)姐花費(fèi)自己的大部分時(shí)間來(lái)認(rèn)真幫

13、我梳理程序，耐心幫我講解物學(xué)姐花費(fèi)自己的大部分時(shí)間來(lái)認(rèn)真幫我梳理程序，耐心幫我講解物理原理，理解課題，她也向我提供了一些重要的計(jì)算數(shù)據(jù)和圖像，理原理，理解課題，她也向我提供了一些重要的計(jì)算數(shù)據(jù)和圖像，正是在此基礎(chǔ)上自己才能夠順利完成本文的寫(xiě)作。在這學(xué)期做畢業(yè)正是在此基礎(chǔ)上自己才能夠順利完成本文的寫(xiě)作。在這學(xué)期做畢業(yè)論文的過(guò)程中，我拓寬了自己的視野，學(xué)到了許多新的知識(shí)和方法，論文的過(guò)程中，我拓寬了自己的視野，學(xué)到了許多新的知識(shí)和方法，提高了自己獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。最后，再一次向蘇老提高了自己獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。最后，再一次向蘇老師、張麗娟學(xué)姐以及其他給以幫助的學(xué)長(zhǎng)、學(xué)姐致以我

14、最誠(chéng)摯的謝師、張麗娟學(xué)姐以及其他給以幫助的學(xué)長(zhǎng)、學(xué)姐致以我最誠(chéng)摯的謝意。意。參考文獻(xiàn)1鐵磁學(xué)中冊(cè)鐵磁學(xué)中冊(cè)2鐵磁學(xué)近期發(fā)展鐵磁學(xué)近期發(fā)展3 J H Van Vleck 1932 The Theory of Electric and Magnetics Susceptibilities4 W H Meiklejohn and C P Bean 1956 Phys. Rev. 102 1413;1957 Phys.Rev. 105 904 5 B Dieny 1994 J . Magn . Magn . Mater . 136 3356 J M Daughton 1997 J . Appl . Phys . 81 37587Cowen J A,Stolzman B,Averback R S,et ai.Magnetic phase transitions in manocrystalline erbiumJ.J.Phys,1987,61(8):331733319 8 Lederman M,Barr R O,Schulta S.Experimental study of individual ferromagnetic sub-micro cylindersJ.IEEE.Trans.Magn,1995,31(6):379337959 L.Berger