纳米磁性材料的磁矩动力学过程和磁滞行为研究

论文摘要

磁性材料有着非常广泛的应用。特别是在信息技术及计算机技术飞速发展的今天,在信息的存储与记录当中,磁性材料有着不可替代的作用。随着存储技术的进步和发展,纳米级的存储介质研究异军突起,呈现出加速发展的势头。众所周知,信息存储靠的是颗粒磁矩的指向,而信息的记录过程是通过改变颗粒磁矩的状态来实现,怎样保证存储的信息稳定、克服超顺磁极限,又能容易的将信息记录在磁性颗粒上,是当前研究的重要内容。施加微波场是加速磁矩反转过程、提高存储速度的一种有效方法。本文利用LLG方程模拟磁性颗粒的动力学过程及磁滞行为,研究自旋之间的各种相互作用及外加微波场对颗粒磁矩反转的影响。本文所做的主要工作及所得结论如下：1.以LLG方程为理论基础,使用四阶Runge-Kutta方法数值求解该方程,模拟单个颗粒磁矩的动力学过程以及磁滞行为,研究各向异性场方向与反转场方向的夹角对颗粒磁矩反转过程的影响,研究微波场对颗粒磁矩动力学行为的影响。结果表明当外加微波场的频率为颗粒的自然共振频率时,颗粒磁矩反转所需的反转场最小,且反转过程所需的时间最少。2.研究了有相互作用的两颗粒系统。计算了两个颗粒的各向异性场方向的夹角对颗粒磁矩反转的影响,结果显示当各向异性场的夹角为π／4时,颗粒磁矩反转的最为迅速；与单个颗粒的情况相类似,当微波场的频率为颗粒的自然共振频率时,模型的磁矩反转最容易也最迅速。3.研究了双层膜结构的磁矩反转动力学过程以及磁滞行为。考察了层内交换作用、层间交换作用以及微波场的振幅和频率对磁矩反转过程及磁滞行为的影响。研究表明层内交换作用对模型磁矩反转行为的影响要弱于层间交换作用的影响。4.研究了由多个自旋构成的磁性纳米球的磁矩反转动力学过程以及磁滞行为。考察了交换作用以及微波场对磁矩反转及磁滞行为的影响。磁矩的反转速度并不是始终随着内部交换作用的增大而加快,内部自旋交换作用对颗粒磁滞行为的影响呈现减弱的趋势,而表面自旋交换作用及表面与内部自旋之间的交换作用则没有这样的趋势。自然共振频率的微波场对磁矩反转的影响较大,而其他频率的微波场对磁矩反转的影响非常小,微波场的振幅的增加也会显著的促进颗粒磁矩的反转。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 磁记录技术简介
• 1.2 磁记录技术发展的现状
• 1.2.1 垂直磁记录技术
• 1.2.2 热辅助磁记录技术
• 1.2.3 微波辅助磁记录技术
• 1.3 纳米磁性材料在磁记录方面的应用
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 理论模型
• 2.1 理论模型
• 2.1.1 LLG方程
• 2.1.2 LLG方程在单个磁性颗粒上的应用
• 2.1.3 LLG方程在两个磁性颗粒模型上的应用
• 2.1.4 LLG方程在双层膜结构模型上的应用
• 2.1.5 LLG方程在磁性纳米球上的应用
• 2.2 求解LLG方程的Runge-Kutta方法
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 单个磁性颗粒的动力学过程及磁滞行为
• 3.1.1 单个磁性颗粒磁矩的动力学过程
• 3.1.2 单个磁性颗粒的磁滞行为
• 3.2 两个磁性颗粒的动力学过程及磁滞行为
• 3.2.1 两个磁性颗粒的动力学过程
• 3.2.2 两个磁性颗粒的磁滞行为
• 3.3 双层膜结构的动力学过程及磁滞行为
• 3.3.1 双层膜结构的动力学过程
• 3.3.2 双层膜结构的磁滞行为
• 3.4 磁性纳米球的动力学过程及磁滞行为
• 3.4.1 磁性纳米球的动力学过程
• 3.4.2 磁性纳米球的磁滞行为
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢