鐵磁材料磁化渦旋的相場模擬.pdf

1、本文借助于實(shí)空間下的力磁耦合相場模型，對(duì)Fe1-xGax合金納米圓柱體中磁化渦旋分別在正應(yīng)變和剪切應(yīng)變作用下的響應(yīng)行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，沿圓柱體軸向的拉壓應(yīng)變對(duì)于面內(nèi)磁化分量的幅值和分布影響很小，但對(duì)于垂直于圓柱體表面磁化分量的影響則較為明顯，具體表現(xiàn)為垂直于平面磁化分量的幅值將隨著拉應(yīng)變的增大而增大，又會(huì)伴隨壓應(yīng)變的增大而減小。而在剪切應(yīng)變的作用下，在Fe81Ga19合金中，當(dāng)扭矩的符號(hào)和渦核手性符號(hào)相反且應(yīng)變大于一定值時(shí)，磁化渦

2、旋極性將被改變;與此同時(shí)，當(dāng)扭矩的符號(hào)和渦核手性符號(hào)相同時(shí)，其極性將保持不變。由于Fe71Ga29和Fe75.3Ga24.7合金中λ111的符號(hào)與Fe81Ga19合金中磁致伸縮系數(shù)λ111的符號(hào)相反，因此，在前兩種合金中，當(dāng)扭矩的符號(hào)和渦核手性符號(hào)相同時(shí)，磁化渦旋的極性才可能被翻轉(zhuǎn)過來。
　　為了得到更小的促使極性翻轉(zhuǎn)的臨界剪切應(yīng)變?chǔ)胏，文中還對(duì)上述三種組分Fe1-xGax合金在不同交換系數(shù)下極化翻轉(zhuǎn)行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，不同

3、組分以及交換系數(shù)對(duì)γc有很明顯的影響。具體表現(xiàn)為，γc會(huì)隨著λ111的增大而減小，也會(huì)隨著交換系數(shù)的減小而減小。通過所繪制的能量圖，我們發(fā)現(xiàn)在極性翻轉(zhuǎn)過程中，磁彈耦合能、退磁能以及交換能對(duì)于演化過程都起到了決定性作用，這一點(diǎn)也揭示了磁致伸縮系數(shù)和交換系數(shù)會(huì)對(duì)促使極性翻轉(zhuǎn)的臨界剪切應(yīng)變產(chǎn)生影響的根本原因。研究發(fā)現(xiàn)Fe71Ga29合金中的γc要比Fe81Ga19小一個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，文中還對(duì)圓柱體、六棱柱和長方體中磁化渦旋在扭轉(zhuǎn)作用下的響應(yīng)情

4、況進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相同材料和參數(shù)的情況下，圓柱體、六棱柱和長方體中促使極性翻轉(zhuǎn)的臨界扭轉(zhuǎn)角度ψc依次減小，且長方體中ψc比圓柱體中ψc小近一倍。上述結(jié)論為實(shí)現(xiàn)磁化渦旋極性翻轉(zhuǎn)的應(yīng)變調(diào)控提供了理論基礎(chǔ)。
　　由于在薄膜中材料表面鏡面對(duì)稱失效，進(jìn)而會(huì)引起自旋軌道耦合作用從而產(chǎn)生Dzyalo shinskii-Moriya交互作用。為了探究該交互作用對(duì)于鐵磁體中磁化分布狀態(tài)的影響，我們?cè)谠心Ｐ突A(chǔ)上引入了與磁化和磁化梯度有關(guān)的D