垂直磁化納米線中的疇壁釘扎與去釘扎動力學研究

《垂直磁化納米線中的疇壁釘扎與去釘扎動力學研究》是依託武漢大學，由熊銳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：垂直磁化納米線中的疇壁釘扎與去釘扎動力學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：熊銳
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

釘扎和去釘扎是磁納米線中疇壁運動重要的過程。垂直磁化納米線中的疇壁寬度小且結構穩定，對垂直磁化納米線中疇壁釘扎與去釘扎過程及相關動力學的研究一方面有助於掌握磁納米線疇壁運動的規律和操控方法，從而為實現邏輯運算和高密度存儲奠定基礎，另一方面，可以探索自旋轉移力矩中非絕熱項的本質等一些基本科學問題。本項目將以具有垂直各向異性的FePt和CoPt合金為材料體系, 研究納米線中疇壁釘扎與去釘扎過程中疇壁的運動狀態、去釘扎場大小以及它們與納米線和釘扎點的幾何尺寸等因素的關係，探索有效調控疇壁釘扎與去釘扎行為的方法；研究不同各向異性納米線中非絕熱係數及阻尼係數，澄清二者與自旋軌道耦合強弱的關係，並在此基礎上結合理論研究探索二者的物理本質。

結題摘要

垂直磁化納米線在賽道存儲器件、疇壁邏輯器以及納米振盪器件都有廣闊的套用前景，研究垂直納米線中釘扎疇壁的動力學特性進行研究，探索調控疇壁動力學行為的方法對其在器件中的實際套用至關重要。本項目，我們將研究的重點放在垂直磁化納米線中釘扎疇壁的動力學特性，主要開展了一下工作：（1）採用磁控濺射法加上納米刻蝕技術，製備出質量良好的垂直納米線，對納米線的各向異性磁電阻測量，顯示出疇壁處於不同位置具有不同的AMR；（2）研究了不同刻痕結構、形狀和刻痕深度對對疇壁的釘扎強度，發現對稱矩形刻痕具有最強的釘扎效果，而三角刻痕釘扎最弱；（3）對釘扎疇壁的動力學特性研究發現，釘扎疇壁在一定的電流下出現振盪，其實振盪電流與刻痕的形狀、深度都有關係，在深度釘扎時，三角刻痕具有最小的其實振盪電流；（4）對深度釘扎的單個疇壁和多個疇壁的振盪特性進行了研究，發現在一定電流下，會出現恆頻振盪，這種恆頻振盪的振幅可以通過橫向磁場輔助和多疇壁協同振盪大幅提高；（5）設計了反鐵磁耦合的雙垂直磁化納米線，利用自選軌道矩和DMI實現了耦合疇壁運動超高速運動；（6）弄清垂直磁化-面內磁化複合納米線中自旋波模式的振盪特性以及調控手段，提出了一種新型的納米振盪器；（7）設計了垂直磁化-面內磁化複合納米柱陣列，證實了合理調控相互作用可以使各納米柱的磁矩出現協同振盪，從而大幅提高振盪信號；（8）探索了調控渦旋狀態以及利用渦旋狀態調控疇壁動力學特性的方法，發現渦旋疇壁的狀態可以在選取適當的納米線尺寸的情況，通過磁場大小方便地調控；（9）對基於FePt3的雙層薄膜中的交換耦合特性進行了研究，發現一定的化學無序以及鐵磁層的誘導可以誘發Q2 相，從而解釋了(100)取向的雙層膜低溫下出現的強的交換耦合場。以上這些工作中取得的重要結果以達到本象奴設定的研究目標。