納米顆粒的磁化快速翻轉(zhuǎn)特性.pdf

1、顆粒磁矩的動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)特性是開(kāi)發(fā)研制磁性存儲(chǔ)器、磁傳感器、磁探測(cè)器等器件的重要課題。磁化強(qiáng)度取向的穩(wěn)定性及翻轉(zhuǎn)快慢將直接影響到磁存儲(chǔ)器的性能。周期排列的磁性(單疇)顆粒構(gòu)成的陣列，在高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(1Tb/in2范圍)和磁場(chǎng)感應(yīng)器方面有著重要的應(yīng)用。在這些納米顆粒點(diǎn)陣體系中，顆粒間的偶極相互作用對(duì)體系的動(dòng)力學(xué)磁化過(guò)程有著重大的影響。尤其在陣列比較小時(shí)，體系展示了特殊的磁學(xué)性質(zhì)。因而，研究納米顆粒體系的磁學(xué)特性，不僅在理論上有重要學(xué)術(shù)價(jià)值，

2、同時(shí)也為實(shí)際應(yīng)用提供可行的方案，是凝聚態(tài)物理和納米磁學(xué)的前沿課題。 我們對(duì)納米顆粒磁矩的翻轉(zhuǎn)特性進(jìn)行了研究。當(dāng)翻轉(zhuǎn)外場(chǎng)略大于有效各向異性場(chǎng)時(shí)，施加一個(gè)橫向振蕩偏壓場(chǎng)代替靜態(tài)偏壓場(chǎng)，翻轉(zhuǎn)時(shí)間可大大縮短。即使在翻轉(zhuǎn)場(chǎng)小于各向異性場(chǎng)時(shí)，一個(gè)恰當(dāng)?shù)募{秒(ns)時(shí)間的脈沖偏壓場(chǎng)可促進(jìn)磁矩快速翻轉(zhuǎn)。我們給出了振蕩偏壓場(chǎng)的頻率與翻轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系，以及脈沖偏壓場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間與翻轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系。對(duì)薄膜，我們發(fā)現(xiàn)在垂直于各向異性易化軸的方向上施加一個(gè)小的

3、橫向振蕩場(chǎng)，可以引起薄膜磁化進(jìn)動(dòng)模式的反轉(zhuǎn)。在系統(tǒng)耗散系數(shù)a小時(shí)，相對(duì)于通常的由靜態(tài)場(chǎng)引起的進(jìn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)，振蕩場(chǎng)更有效地促進(jìn)了進(jìn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)。當(dāng)a

4、出通過(guò)施加一個(gè)橫向偏壓場(chǎng)，可有效減小高密度磁存儲(chǔ)介質(zhì)中的單個(gè)存儲(chǔ)單元的翻轉(zhuǎn)場(chǎng)和翻轉(zhuǎn)時(shí)間。 在一個(gè)強(qiáng)垂直各向異性的納米顆粒小點(diǎn)陣體系中，磁化曲線在垂直外場(chǎng)減小和增加的過(guò)程中，出現(xiàn)了“平臺(tái)．跳躍”現(xiàn)象。這些跳躍聯(lián)系著系統(tǒng)能量的躍變，也對(duì)應(yīng)著磁矩構(gòu)型的轉(zhuǎn)變。當(dāng)點(diǎn)陣尺寸更小和偶極相互作用較弱時(shí)，跳躍特征更明顯。研究表明，當(dāng)偶極相互作用強(qiáng)度不同時(shí)，在零場(chǎng)下存在著三種典型的磁矩構(gòu)型。磁滯曲線對(duì)偶極相互作用很敏感。水平面內(nèi)的磁化曲線主要由顆粒

5、間的強(qiáng)偶極相互作用引起，而垂直磁化環(huán)主要由垂直各向異性引起。我們還可以控制顆粒間距來(lái)得到不同的矯頑場(chǎng)、剩磁和飽和場(chǎng)。此外，偶極相互作用對(duì)點(diǎn)陣體系的翻轉(zhuǎn)時(shí)間有著重要的影響。不同的偶極相互作用強(qiáng)度會(huì)引起翻轉(zhuǎn)時(shí)間變長(zhǎng)或變短。 我們還研究了熱效應(yīng)對(duì)納米磁顆粒磁化翻轉(zhuǎn)的影響。當(dāng)磁性顆粒的各向異性遠(yuǎn)大于熱起伏效應(yīng)時(shí)，我們可以用零溫的LLG方程研究其動(dòng)態(tài)過(guò)程。但是，當(dāng)熱效應(yīng)接近于各向異性或是高于各向異性時(shí)，我們應(yīng)該用含溫度的LLG方程來(lái)描述磁

6、化強(qiáng)度矢量的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。在溫度不至于影響到磁矩的穩(wěn)定性，但又不能被忽略是我們重點(diǎn)要研究的問(wèn)題。我們主要研究熱效應(yīng)對(duì)非靜態(tài)偏壓場(chǎng)的磁化翻轉(zhuǎn)的影響。熱效應(yīng)增強(qiáng)的時(shí)候，減小了所需的翻轉(zhuǎn)場(chǎng)，有利于磁矩更快的反轉(zhuǎn)。 最后，我們研究了納米磁顆粒小體系中的磁輸運(yùn)現(xiàn)象。在這類(lèi)新穎的材料中，偶極相互作用對(duì)體系的磁化狀態(tài)有著重要的影響。而體系的隧穿磁電阻又跟點(diǎn)陣體系的磁化狀態(tài)有關(guān)。因而我們著重研究了對(duì)偶極相互作用敏感的小點(diǎn)陣體系。發(fā)現(xiàn)在顆粒具有強(qiáng)垂直