交换耦合软/硬磁双层膜结构的反磁化机制与磁动力学性质的研究

摘要

交换耦合软/硬磁多层膜结构具有很高的磁能积和良好的热稳定性，是一种新型的永磁材料和高密度的存储介质。本论文基于微磁学理论并结合数值模拟的方法对交换耦合软/硬磁双层膜体系的反磁化机制和本征磁动力学特征展开了如下研究:
　　(1)采用离散的一维原子链模型研究了交换耦合软/硬磁双层膜体系的反磁化机制，得到了不同结构参数和磁参数情况下的磁滞回线。发现反磁化过程与软磁层的厚度和软/硬磁界面交换耦合强度有密切关系。当软磁层较薄时，软磁层的反磁化过程为可逆的交换弹性反磁化过程;当软磁层厚度较大时，软磁层表现出不可逆的交换弹性反磁化过程。对于给定的软磁层厚度，存在一个临界的界面交换耦合强度Acsh。当界面交换耦合强度大于Acsh时，交换弹性反磁化过程是可逆的;反之，交换弹性反磁化过程是不可逆的。给出了可逆和不可逆交换弹性反磁化过程的临界场随软磁层厚度和软/硬磁界面交换耦合强度的变化规律。
　　(2)基于Laudau-Lifshitzt方程，在一维原子链模型的框架内研究了交换耦合软/硬磁双层膜体系的磁动力学性质，得到了不同钉扎情况下软磁层在磁反转前处于一致磁结构和交换弹性磁反转过程中处于螺旋磁结构时的本征自旋波模式的频率及其空间分布特点，以及自旋波色散关系曲线，以及自旋波频率及其空间分布在反磁化过程中的变化形式。研究表明，软磁层的反磁化机制与自旋波的软模现象有密切关系，一阶自旋波模式的软化诱导了软磁层的磁反转，且磁反转的形式与一阶自旋波模式的空间分布状态相关。当减小软/硬磁界面交换耦合强度，即减弱对界面软磁层的钉扎强度，一阶自旋波模式的空间分布趋近于一致分布，软磁层的反磁化过程也由交换弹性反磁化过程转变为一致磁反转。由磁动力学方法得到的磁反转临界场与近似的解析解得到的结果一致。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 交换耦合软／硬磁多层膜体系的研究背景

1．2 交换耦合软／硬磁双层膜体系的研究现状

1．2．1 交换耦合软／硬磁双层膜体系的实验研究现状

1．2．2 交换耦合软／硬磁双层膜体系的理论研究现状

1．3 交换耦合软／硬磁双层膜体系磁动力学的研究现状

1．4 本文的工作

2 磁学的基本理论

2．1 磁体中各种能量的描述

2．2 微磁学理论的静态研究方法

2．3 微磁学理论的动态研究方法

3 软／硬磁耦合体系的反磁化过程研究

3．1 理论模型

3．2 界面交换耦合强度对反磁化过程的影响

3．3 软磁层厚度对反磁化过程的影响

3．4 本章小结

4 交换耦合软／硬磁双层膜体系的磁动力学性质

4．1 软／硬磁双层膜体系的磁动力学理论模型

4．2 完全钉扎情况下的本征磁动力学性质

4．2．1 双层膜体系的微磁结构及随外磁场的变化

4．2．2 一致磁结构的本征磁动力学特性

4．2．3 螺旋磁结构的本征磁动力学特性

4．3 界面交换耦合强度对本征磁动力学性质的影响

4．4 本章小结

5 总结

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果目录

致谢