GHz高磁导率铁磁薄膜研究进展

主要介绍了微波(GHz)频率下,高磁导率铁磁性薄膜近年来的最新研究进展。对于制备在柔性基片上的铁磁薄膜,重点介绍了Fe基、Co基合金薄膜,并分析了各成分对薄膜的影响;纳米晶薄膜的重点集中在FeN及FeXN系薄膜上,介绍了各类FeN相在薄膜中所起的作用;对于TMO系纳米磁性颗粒膜,分析了磁性颗粒膜的微波高磁导率机理。同时提出了目前探索GHz频率下高磁导率磁性薄膜主要面临的问题。

界面各向异性对双层铁磁薄膜自旋波性质的影响

在海森堡模型的基础上,采用界面参数化方法,将双层铁磁薄膜中自旋波本征值问题归结为联立求解能量约束方程和界面参数化方程.重点研究了界面各向异性对薄膜中自旋波本征问题的影响.结果表明:界面各向异性使对称模的波形在界面处呈现明显的钉扎现象,且界面模的能量随各向异性场增强而增大.

带铁磁薄膜悬臂板的磁场微感应器磁弹性特征研究

对于在可变形非磁材料悬臂梁式板单表面粘贴可磁化材料薄膜所构成的磁场微传感器件结构 ,研究了其处在磁场环境中的磁弹性弯曲变形的磁场 力学特征 .为此 ,建立了由有限元方法分析磁场与有限差分法计算挠曲变形相结合来计算其结构在磁场中产生磁弹性变形的定量分析程序 .在此基础上 ,对于这一微传感结构的算例给出了其结构变形随外加磁场环境变化的磁场 挠度特征关系等定量结果 .结果表明 :微传感器件不仅可以测量出磁场的大小 ,而且给出了测量磁场矢量方向的可能性 .

两层对称铁磁薄膜中的自旋波共振

采用量子力学方法研究了两层对称铁磁性薄膜的自旋波共振激发,计算了自旋波共振激发谱,特别讨论了表面各向异性对共振的影响.研究结果表明:在没有自旋波间相互作用的情况下,表面钉扎直接影响着自旋波的共振激发.

铁磁薄膜中静磁表面波和体波的能流方向

铁磁薄膜波导中的静磁表面波和体波是色散的,波矢显示各向异性.一般,静磁波的能流方向与传播波矢非共线.文中研究分析了静磁表面波和体波的能流方向随频率和外偏置磁场方向的变化规律.

磁场对铁磁/反铁磁薄膜中自旋波性质的影响

在一维海森堡模型的基础上,采用界面参数化方法,研究了非周期边界条件下双层铁磁/反铁磁薄膜中自旋波本征激发问题.通过联立求解能量约束方程和界面参数化方程,获得了全部的自旋波本征解,发现系统中存在体模、完全禁闭模和界面模3类不同自旋波.另外,发现磁场对自旋波的能量、能级结构有较强的影响.在强磁场下,能级结构中出现了能隙,能隙中可能存在1种声学-光学新型界面模.

NiFe和NiFe/Cr/NiFe铁磁薄膜各向异性磁阻特性的研究

本文研究了NiFe合金薄膜及层状结构NiFe/Cr/NiFe薄膜的各向异性磁阻效应。薄膜采用离子束溅射技术制作,利用直线型四探针法测量薄膜的各向异性磁电阻特性。由实验结果得到磁阻特性与膜厚的关系。讨论了NiFe/Cr/NiFe膜中两层NiFe膜之间存在反铁磁交换耦合时磁阻效应显著增强的现象。其Δρ/ρav达到5.07％。

小尺寸正方形铁磁薄膜边界效应对磁化翻转过程的影响

用自旋动力学方法系统地研究磁偶极相互作用表现的边界效应对小尺寸正方形铁磁薄膜的磁化翻转过程的影响.在确定的磁偶极相互作用强度下,针对不同的单轴各向异性强度和不同的磁化角(外磁场与易轴间的夹角),具体给出矫顽场与磁化角及单轴各向异性强度之间的依赖关系和一些有代表性的磁滞回线,并给出磁化翻转过程中一些有代表性的微观磁结构.模拟结果表明:磁偶极相互作用表现的边界钉扎作用与单轴各向异性场之间的竞争决定磁滞回线的形状和矫顽场的大小,从而在不同磁化角情况下会导致不同的矫顽场机理.本文提出可有效地描述正方形铁磁性薄膜复杂微观磁畴结构的形成与演变的五磁畴模型.这种五磁畴模型既能直接揭示单轴各向异性正方形铁磁薄膜的几何特性和物理特性,也方便于磁化翻转过程的分析.

应力对铁磁薄膜磁性质的影响

应力对铁磁薄膜磁性质的影响是一个古老的话题。近年来,随着实验技术手段的不断进步,利用应力来调控磁性材料的宏观性质变得越来越方便,应力工程发挥出越来越重要的作用。本文简单综述了铁磁薄膜应力各向异性研究的建模、应力对矫顽力、磁滞损耗、磁致伸缩系数等性质的影响的研究进展以及存在的问题。由于垂直各向异性材料具有巨大的应用潜力,应力导致的垂直各向异性研究成为人们目前关注的热点。高分辨率的磁力显微镜等实验技术的应用,为理解一些系统中垂直各向异性的起源及与应力的关系提供了帮助。

铁磁薄膜的自旋波理论(Ⅰ)

考虑到自旋波的相互作用，利用MAЛЕЕВ变换求出了铁磁薄膜理想自旋波的互作用哈密顿量，由此得到一级微扰下自发磁化的准确公式．最后，对有关问题做了计算，结果纠正了某些理论得到的自发磁化强度对铁磁薄膜的厚度依赖过强的偏向．

具有立方格点结构的铁磁薄膜的磁化强度和矫顽力(英文)

使用变分累积展开法,计算了简单立方、体心立方、面心立方格点上自旋1/2的铁磁薄膜的磁化强度和矫玩力.显示磁化强度和矫顽力不仅依赖于温度和自旋层数,而且还依赖于格点结构.

自旋分别为1/2及3/2的双层铁磁薄膜磁性分析

采用变分累积展开的方法,考察了由自旋分别为1/2及3/2的两个铁磁单层膜组成的双层膜系统的自发磁化强度随温度的变化情况,特别是在自旋为3/2单层的单粒子各向异性对这种变化的影响,获得了这种变化的特征行为.

外应力场下铁磁薄膜共振性质的理论研究

根据Smith和Beljers理论方法研究了磁性薄膜在应力场作用下的铁磁共振性质.该模型选取各向同性的磁性薄膜,给出了外应力场在垂直薄膜的平面内变化时对铁磁共振性质的影响.结果表明:当外磁场处于应力场所在的平面内时,外应力的大小及方向均会影响薄膜的难易磁化轴方向.但是当外磁场处于薄膜所在的平面内时,薄膜的难易磁化轴方向则不受外应力场的影响.当应力场与外磁场均垂直膜面时,如果应力场小于某一值(4πM/3)时,共振频率在低磁场区会出现恒等于零的情况,如果应力场大于这一值时,共振频率的值会在临界场处发生突变.此外,还发现外应力的大小及其方向对于临界场和饱和场的值有着很大的影响.

反铁磁薄膜磁极化子的色散性质

研究当外场平行于反铁磁薄膜(d=500um)的各向异性轴时,其体极化子和表面极化子的色散性质.在外场的作用下体极化子由原来的两个窗口分裂成三个窗口;表面极化子也由原来的一个窗口分裂成两个窗口并且仍然满足互易性.

反铁磁薄膜中的二次谐波生成

近年来反铁磁体的非线性效应包括二阶和三阶效应受到很多关注.介绍反铁磁薄膜和反铁磁光子晶体等反铁磁体系的二次谐波生成,以及这些研究的背景和最新进展.提出了进一步研究反铁磁三明治结构中的二次谐波生成的可能性.

飞秒激光作用下铁磁薄膜的热化动力学分析

为了研究铁磁薄膜材料在飞秒激光作用下的热化动力学过程,采用有限差分法对三温(3T)模型进行了数值求解,并结合飞秒抽运探测实验进行了分析。引进一个相当于自旋比热容常数的系数来描述自旋比热随自旋温度的变化趋势,对其合理性进行了详细研究。首先对镍铁合金薄膜在抽运激光下反射率变化进行了测量和模拟,修正后的模型模拟结果和实验结果吻合得较好,进一步研究了反射率变化峰值随激光功率的变化情况;其次对不同厚度的镍薄膜的超快热化动力学进行了分析,当薄膜厚度小于光透深度时,电子、自旋的峰值温度以及系统达到平衡时的温度显著升高,当薄膜厚度大于光透深度时,薄膜厚度的增大对热化动力学过程影响不大。

外应力场下双层铁磁薄膜中的铁磁共振性质

用铁磁共振方法得到了双层铁磁薄膜的色散关系解析表达式.发现共振场依赖于层间耦合强度和应力场.假定层间为反铁磁性耦合,且铁磁层A有较强的平面内各向异性.随着外磁场的增强,铁磁层B中的磁化强度突然由最初的反平行转为平行,从而导致色散曲线的阶跃,并且发现光学模阶跃幅度比声学模大.随着应力场的增强,B层中磁化强度反转所需的外磁场减弱.此外,在不同的交换耦合强度和应力场下,光学模共振场对外磁场方向的依赖性较强.

铁磁/反铁磁双层薄膜中自旋波色散关系

重点讨论了在不同的层间耦合下外磁场和横向自旋波结构因子对色散关系的影响.结果表明:外磁场和横向自旋波结构因子都能使能带分裂,出现能隙.且随着它们的增强各类本征模之间相互转化,能量呈线性增加.层间铁磁性耦合时,只能存在光学-声学型界面自旋波;层间反铁磁性耦合时,可能存在声学-光学型和光学-光学型两类界面自旋波.

铁磁/反铁磁双层薄膜自旋波共振谱

本文在一维海森堡模型的基础上,采用界面参数化方法,研究了铁磁/反铁磁双层薄膜中自旋波低温激发问题.重点讨论了表面各向异性对薄膜中自旋波共振谱的影响.结果表明:体系中的自旋波本征模存在共振行为,表面各向异性场对体模、完全禁闭模的共振谱影响较大,对界面模没有影响·