矩形磁性纳米点动力学反磁化过程的微磁学研究

采用微磁学模拟方法研究了初始态为C形磁结构的矩形CoFe纳米点在方波脉冲场作用下的动力学反磁化过程.研究发现,随着脉冲场强的增强,磁体的反磁化模式发生了改变.当场强较弱时反磁化过程通过畴壁移动-单涡旋的形成和移动来完成;当场强较大时反磁化过程模式转变为畴壁移动-双涡旋的形成与移动;在更强的场强下反磁化过程通过畴壁的移动-多涡旋的形成与湮没来实现.由于反磁化模式随场强的变化而改变,反磁化时间随场强的增大出现振荡变化现象. 关键词： 动力学反磁化过程 反磁化时间 微磁学模拟     

Co纳米线磁矩反转动态过程的有限元微磁学模拟

采用有限元微磁学模拟方法研究了Co纳米线在不同外加恒磁场下磁矩的翻转过程.研究结果表明在直径为10 nm的Co纳米线内,经过一定的形核时间将在其一端形成一个反向磁畴.磁畴壁的类型为横向畴壁,该畴壁将在一外加恒定磁场的驱动下匀速地从一端运动到另一端.畴壁的运动速度与外加磁场大小呈线性关系.在H为1000 kA/m时,发现在纳米线的两端均会形成一个“头对头”的反向磁畴.计算结果表明,畴壁内磁矩的方向旋转一个周期所导致的畴壁运动的距离相同,与外加磁场强度无关. 关键词： 磁性纳米线 微磁学模拟 磁畴 横向畴壁     

W(110)基底上的铁纳米岛初始自发磁化态的微磁学模拟

用微磁学模拟研究W(110)基底上铁纳米岛的初始自发磁化态的磁畴结构,确定了不规则形状、椭圆形和矩形岛中不同磁畴态之间的各向异性常数的临界点,得到了纳米岛的磁化态作为各向异性常数和厚度函数的完整相图,相图中存在一较宽的过渡区,把双畴态与涡旋态和菱形态分开,过渡区两侧的边界是不确定的.计算结果表明,初始自发磁化态的磁畴结构主要由各向异性及岛的厚度决定,而且岛的边沿形状对涡旋态和菱形态的磁畴结构有重要影响.准确的铁纳米岛的各向异性常数仍有待于进一步确定. 关键词： 初始自发磁化磁畴结构 铁纳米岛 微磁学模拟 各向异性     

消磁场对纳米铁磁线磁畴壁动力学行为的影响

为了实现基于磁畴壁运动的自旋电子学装置, 掌握磁畴壁动力学行为是重要争论之一.研究了在外磁场驱动下L-型纳米铁磁线磁畴壁的动力学行为. 通过微磁学模拟,在各种外磁场的驱动下考察了纳米铁磁线磁畴壁的动力学特性; 在较强外磁场的驱动下, 在不同厚度纳米线上考察了纳米线表面消磁场对磁畴壁动力学行为的影响. 为了进一步证实消磁场对磁畴壁动力学的影响, 在垂直于纳米线表面的外磁场辅助下分析了磁畴壁的动力学行为变化. 结果表明, 随着纳米线厚度和外驱动磁场强度的增加, 增强了纳米线表面的消磁场的形成, 使得磁畴壁内部自旋结构发生周期性变化, 导致磁畴壁在纳米线上传播时出现Walker崩溃现象. 在垂直于纳米线表面的外磁场辅助下, 发现辅助磁场可以调节消磁场的强度和方向. 这意味着利用辅助磁场可以有效地控制纳米铁磁线磁畴壁的动力学行为.     

磁畴和畴壁的实验演示

利用透射光法进行磁畴和畴壁的实验演示，在磁性材料中的薄膜中，若无外加磁场时，可以观察到很多蜿蜒曲折的条状磁畴，当垂直薄膜面上加一个磁场（磁化场）时，这些条状磁畴就会产生变化，凡与外加磁场方向一致的磁畴体积扩大，与加外磁场方向相反的磁畴体积会缩小。     

具有不同交换偏置方向的外延FeGa/IrMn双层膜的磁各向异性与磁化翻转

采用磁控溅射方法在MgO(001)单晶衬底上制备了交换偏置分别沿着FeGa [100]和[110]方向的FeGa/IrMn外延交换偏置双层膜,研究了交换偏置取向对磁化翻转过程与磁化翻转场的影响.铁磁共振场的角度依赖关系的测量与拟合,表明样品存在不同取向的四重对称磁晶各向异性、单向交换磁各向异性和单轴磁各向异性的叠加.矢量磁光克尔效应测量表明交换偏置沿着[100]方向的样品在不同磁场方向下表现矩形、非对称和单边两步磁滞回线;交换偏置沿着[110]方向的样品在不同磁场方向下表现单边两步和双边两步磁滞回线.考虑不同交换偏置方向的畴壁形核和位移模型,能够很好地解释磁化翻转路径随磁场方向的变化规律和拟合磁化翻转场的角度依赖关系,表明交换偏置方向的改变使得畴壁形核能发生显著变化.     

非晶和纳米晶软磁丝状样品的环向磁化过程

采用阻抗法测定了不同磁结构的软磁丝状样品(非晶及纳米晶合金)的环向磁导率随环向磁场 强度和频率的变化. 按照Chen等的理论公式计算了样品的环向磁化曲线，结果发现，这一实 验原理公式对具有较大损耗的磁化过程并不适用. 因此，将其发展给出了更一般情况下的理 论公式. 此外，通过分析复数磁导率对环向磁场的依赖关系，确定了两类不同畴结构样品的 不同的环向矫顽力机理. 研究了交流频率对磁化过程的影响. 关键词： 非晶和纳米晶软磁丝 阻抗 环向磁化曲线     

红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质的磁各向异性研究

SQUID和磁转矩测量表明红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质具有明显的磁各向异性,从能量角度对SQUID和磁转矩曲线的分析发现,这些材料具有明显的单晶单轴特性,对于磁各向异性,起作用的主要是磁晶各向异性。磁化过程中,长条片状纳米磁性矿物质中包含的小纳米晶粒磁畴磁矩转向外磁场方向,直到与外磁场方向一致,达到饱和为止,磁化过程中不存在畴壁的移动。     

红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质的磁各向异性研究

SQUID和磁转矩测量表明红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质具有明显的磁各向异性,从能量角度对SQUID和磁转矩曲线的分析发现,这些材料具有明显的单晶单轴特性,对于磁各向异性,起作用的主要是磁晶各向异性。磁化过程中,长条片状纳米磁性矿物质中包含的小纳米晶粒磁畴磁矩转向外磁场方向,直到与外磁场方向一致,达到饱和为止,磁化过程中不存在畴壁的移动。     

掺镁铌酸锂亚微米结构畴反转的研究

研究了掺镁铌酸锂(MgO：LiNbO₃)的极化特性及其畴壁运动的性质,通过调节多个脉冲外加电场来控制畴壁的运动,在背向反转效应作用下,反转畴发生劈裂,制备出均匀的掺镁铌酸锂亚微米周期畴结构,并分析探讨了掺镁铌酸锂亚微米结构的成因及其反转机理. 关键词： 亚微米畴结构 掺镁铌酸锂 背向反转     

缺陷铁纳米环体系的磁特性研究

采用Monte Carlo方法与快速傅里叶变换微磁学方法相结合的方式,模拟含不同缺陷的铁纳米环的磁滞回线、组态、剩磁等磁特性.研究发现:缺陷的大小与位置明显影响系统的磁化过程.当缺陷较小时,系统存在双稳态特征,此性质与无缺陷系统类似;当缺陷增大时,系统过渡状态增加,双稳态特征不再明显.进一步的研究发现,缺陷系统的剩磁随缺陷半径D的增大而增大.上述结果与非对称纳米环系统的磁特性类似,并可以通过零场状态下的系统自旋组态的变化加以解释.当系统圆心与缺陷中心的间距Y增加时,剩磁与Y的关系是非线性的:剩磁先随Y的增大而增大,后随Y的增大而减小.模拟结果可用零场状态下不同Y值的组态变化进行详细解释.上述研究结果表明,缺陷可以明显影响铁纳米环的磁特性.     

Magnetic properties for cobalt nanorings: Monte Carlo simulation

In this paper, two structure models of cobalt nanoring cells (double-nanorings and four-nanorings, named as D-rings and F-rings, respectively) have been considered. Base on Monte Carlo simulation, the magnetic properties of the D-rings and F-rings, such as hysteresis loops, spin configuration, coercivity, etc., have been studied. The simulated results indicate that both D-rings and F-rings with different inner radius (r) and separation of ring centers (d) display interesting magnetization behavior and spin configurations (onion-, vortex- and crescent shape vortex-type states) in magnetization process. Moreover, it is found that the overlap between the nearest single nanorings connect can result in the deviation of the vortex-type states in the connected regions. Therefore, the appropriate d should be well considered in the design of nanoring device. The simulated results can be explained by the competition between exchange energy and dipolar energy in Co nanorings system. Furthermore, it is found that the simulated temperature dependence of the coercivity for the D-rings with different d can be well described by H_c=H₀ exp[−(T/T₀)^p].     

Co基金属纤维不对称巨磁阻抗效应

以直径32 μm的熔体抽拉Co基非晶金属纤维为研究对象, 分析了该纤维不同激励条件下的巨磁阻抗(giant magneto impedance, GMI)效应. 实验结果表明: 这类纤维的GMI效应具有不对称性特点, 即 AGMI (asymmetric GMI)效应. 同时, 发现AGMI效应随激励条件不同而变化, 随交流频率或者激励幅值升高而逐渐增强; 当存在一定偏置电压时, AGMI效应大幅增强. 通过研究纤维的磁化过程, 分析了Co基金属纤维的AGMI效应. 由于Co基熔体抽拉纤维具有螺旋各向异性以及磁滞的存在使得GMI效应具有不对称性, 频率升高或者激励电流幅值增加有利于壳层畴环向磁化, AGMI增强. 当在纤维两端施加偏置电压时, 偏置电流诱发环向磁场增强了环向磁化, AGMI效应提高; 偏置电压较低时磁场响应灵敏度提高, 同时磁化翻转向高场移动, 阻抗线性变化对应的直流磁场区间增大. 这一方面拓宽了GMI传感器工作区间及灵敏度, 另一方面不利于获得更大的磁场响应灵敏度. 10 MHz (5 mA)激励时, 施加1 V强度的偏置电压后, 对应的磁场灵敏度从616 V/T 提高至5687 V/T; 偏置电压为2 V时, 灵敏度降低到4525 V/T. 因此, 可以通过适当提高环向磁场的方法获得大的磁场响应灵敏度及阻抗变化线性区域.     

Micromagnetic simulations of 200-nm-diameter cobalt nanorings using a Reuleaux triangular geometry

Using micromagnetic simulations, we investigated the magnetic states and switching processes of Co nanorings with lateral dimensions of 200 nm. We propose a special geometry of nanorings that adopts different Reuleaux triangular shapes. Reuleaux's triangles (RT) combine both the equilateral triangle and circular geometries. We studied the magnetic spin configurations of individual nanorings by varying the thickness and geometry of the nanomagnets. Our results demonstrated that in most nanomagnets exhibiting a thickness of less than 4 nm, there exists an onion-type state, which precedes either a twisted, double twisted, or cardioid state, when studying the magnetization reversal process. The hysteresis loops and magnetic states found in these RTs are compared with circular nanorings.     

铁磁/反铁磁双层膜中的磁锻炼效应

采用Monte Carlo 方法,研究铁磁/反铁磁双层膜中的磁锻炼效应.结果表明,反铁磁层中冷场诱发的界面净磁化(钉扎效应)的磁弛豫可导致系统中的交换偏置场的磁锻炼效应.进一步研究表明,反铁磁层中掺杂可调控交换偏置场的磁锻炼效应,原因在于反铁磁层中掺杂能有效地改变冷场诱发的净磁化的磁弛豫过程.     

外磁场中三维混合自旋Ising系统的磁学性质

用Monte Carlo方法研究了外磁场中自旋-1与自旋-3/2混合三维Ising系统的磁性质.结果表明,系统磁矩随晶场的增强阶梯式减小,由于能量简并的解除,外磁场存在时磁矩随晶场变化的台阶数目增多.当单离子晶场DA与DB在同一台阶区域取值时,系统磁矩随外磁场的增强平缓地趋于饱和值,而当二者在不同台阶区域取值时,系统磁矩随外磁场的变化则表现出了较明显的台阶结构.单离子晶场DA与DB对于系统无序相的影响是不同的.     

基于伊辛模型的Fe0.5Mn0.1Al0.4 合金磁化强度和磁熵变蒙特卡洛模拟

基于伊辛模型的单自旋反转蒙特卡洛算法,考虑了粒子间的最近邻以及次近邻相互作用,研究了无序 合金的磁化强度和磁熵变。首先,强调了粒子间的次近邻相关作用对体系的磁性和热力学性质的影响,明确了次近邻相互作用系数,证实了低温合金阻挫的存在;其次,研究了在相变温度处(不同磁场下)磁化强度随外加磁场（温度）的变化情况以及磁性粒子对磁化强度的贡献,发现反铁磁性粒子Mn在低温区对 合金的相变起了主要作用,而高温区体系的相变是由铁磁性粒子Fe贡献的;最后,分析了体系在相变温度处磁熵变数值随外加磁场的变化情况以及磁熵变在不同的外磁场下随温度的变化情况,当外加磁场h=0.14时,Mn粒子在冻结温度处的平均磁化强度为零,体系处于最无序的状态,对应的磁熵变 达到了正向最大值,极值的位置对应于体系的相变温度。     

基于伊辛模型的Fe_(0.5)Mn_(0.1)Al_(0.4)合金磁化强度和磁熵变蒙特卡洛模拟

基于伊辛模型的单自旋反转蒙特卡洛算法,考虑了粒子间的最近邻以及次近邻相互作用,研究了无序Fe0.5Mn0.1Al0.4合金的磁化强度和磁熵变.首先,强调了粒子间的次近邻相关作用对体系的磁性和热力学性质的影响,明确了次近邻相互作用系数,证实了低温合金阻挫的存在;其次,研究了在相变温度处(不同磁场下)磁化强度随外加磁场(温度)的变化情况以及磁性粒子对磁化强度的贡献,发现反铁磁性粒子Mn在低温区对Fe0.5Mn0.1Al0.4合金的相变起了主要作用,而高温区体系的相变是由铁磁性粒子Fe贡献的;最后,分析了体系在相变温度处磁熵变数值随外加磁场的变化情况以及磁熵变在不同的外磁场下随温度的变化情况,当外加磁场H=0.14(a.u.)时,Mn粒子在冻结温度处的平均磁化强度为零,体系处于最无序的状态,对应的磁熵变ΔS(0.1,0.14)达到了正向最大值,极值的位置对应于体系的相变温度.     

Interaction of a magnetic vortex with the probe field of a magnetic force microscope

The interaction of a magnetic vortex in a circular ferromagnetic nanoparticle with the probe field of a magnetic force microscope (MFM) is theoretically investigated. In the calculations, the probe field is approximated by the point dipole field. The rigid magnetic vortex model is used to describe the vortex state of magnetization. It is found that the effect of the probe field on the rigid magnetic vortex shell is similar to the effect of a uniform magnetic field parallel to the particle plane. The effect of the Z component of the probe field on the core of the vortex results in mutual probe-vortex attraction or repulsion. It is shown that the magnetization direction of the core of the vortex in the MFM probe field can be changed without a change in the shell vorticity direction.     

Effect of magnetic,crystal field and exchange interactions on graphene system: a Monte Carlo study

In this article, we employ the classical Monte Carlo approach to study the magnetic properties of graphene system. We analyze the ground-state phase diagrams in the presence of external magnetic and crystal fields under effect of the exchange interactions. The critical temperature is deduced. It is proven that the model exhibits the second-order phase transitions at the transition temperature. The total magnetization with the exchange interactions has studied under the temperatures effect. The total magnetization with the crystal field has been established under effect of exchange interactions and temperatures effect. The magnetic hysteresis cycles of graphene system is deduced under effect of temperatures and crystal field. The observations are in good agreement with related experiments and the other theoretical results. It is proven that the graphene system exhibits the superparamagnetic at the transition temperature and a specific value of reduced crystal field.