小顆粒體系的磁化翻轉(zhuǎn)和磁輸運(yùn).pdf

1、鐵磁顆粒磁矩的動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)特性是開發(fā)研制磁性傳感器,磁性存儲(chǔ)器以及磁性探測(cè)器件的重要課題。磁性存儲(chǔ)及探測(cè)器件的制造工藝已相當(dāng)成熟,這使得其在日常生活中的應(yīng)用變得相當(dāng)普遍。如今,計(jì)算機(jī)中央處理器的處理能力和速度不斷提高,對(duì)存儲(chǔ)器高速存取的要求也日益突現(xiàn)出來(lái)。因此,如何減小磁性存儲(chǔ)單元的翻轉(zhuǎn)場(chǎng)和如何加快顆粒磁化強(qiáng)度的反轉(zhuǎn)時(shí)間成為研究者們共同關(guān)注的問(wèn)題。另外由納米鐵磁顆粒構(gòu)成的復(fù)合介質(zhì)會(huì)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(chǔ)介質(zhì)的密度得到

2、了極大的提高。對(duì)于超高密度規(guī)則排列的納米磁顆粒復(fù)合介質(zhì),點(diǎn)陣體系中顆粒間的偶極相互作用對(duì)體系的自旋輸運(yùn)有著重要的影響。因?yàn)榫薮烹娮枧c近鄰顆粒磁矩的相對(duì)取向密切相關(guān)。研究磁性顆粒高密度排列復(fù)合介質(zhì)中的自旋輸運(yùn)性質(zhì)對(duì)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(shí)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(gè)方面來(lái)研究小顆粒系統(tǒng)的磁學(xué)和自旋輸運(yùn)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(qiáng)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于長(zhǎng)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(qiáng)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(wú)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(lái)調(diào)節(jié)體系總的有效各向異性場(chǎng),使得系統(tǒng)的勢(shì)能在空間重新分布。當(dāng)磁化強(qiáng)度

4、在外加脈沖磁場(chǎng)作用下發(fā)生翻轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)時(shí),我們發(fā)現(xiàn)致使磁化強(qiáng)度發(fā)生反轉(zhuǎn)的臨界翻轉(zhuǎn)場(chǎng)合發(fā)生反轉(zhuǎn)所需的時(shí)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(dāng)?shù)臋E圓形扁平顆粒能夠減小翻轉(zhuǎn)場(chǎng)或加快磁化強(qiáng)度的反轉(zhuǎn)時(shí)間。通過(guò)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(chǎng),從而有可能找到能使磁化強(qiáng)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(yùn)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(diǎn)

5、陣結(jié)構(gòu)。自旋電子在點(diǎn)陣中的輸運(yùn)主要來(lái)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(lái)描述眾多磁性顆粒磁矩在某個(gè)時(shí)刻的取向相當(dāng)困難,為此,我們采用Monre-Carlo方法來(lái)模擬顆粒磁矩在點(diǎn)陣中的取向。我們發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi),溫度的升高會(huì)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(xiàng)磁化性質(zhì)的重要因素。在給定溫度時(shí),偶極相互作用的增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的隧穿電阻由小變大,并出現(xiàn)類似逾滲相變由