磁性金属薄膜的吉尔伯特阻尼理论计算

发布时间：2023-04-22 09:57

　　磁性材料中耗散问题备受关注,而吉尔伯特(Gilbert)阻尼是标志耗散的重要参数,如何调节以磁性薄膜为基础构成的磁存储器件中的阻尼大小变得尤为重要。尤其在涉及重金属时,自旋轨道耦合作用使得多层膜体系中的物理变得复杂而有趣。本文探究了磁性多层膜Co|X(X=Pt,Pd,Ni)的Gilbert阻尼,发现Co|Pd和Co|Pt多层膜阻尼的计算值和实验值符合较好,但Co|Ni多层膜却有很大差别。第一性原理输运计算表明这一巨大差别是由于实验中通常使用非磁金属(如Pt)作为覆盖层,而铁磁层和非磁层接触会导致界面处阻尼增强。界面增强阻尼可以用自旋泵浦理论解释:铁磁层中进动的磁矩会向近邻的非磁层“泵浦”自旋流,导致描述磁动力学的Landau-Lifshitz-Gilbert(LLG)方程中出现额外的一项。这一界面增强阻尼主要被非磁层X的厚度影响,随X厚度增加单调增大。由于Co|Ni多层膜本身具有很强的垂直磁各向异性,我们还研究了Co|Ni多层膜不与任何非磁层接触时阻尼的影响因素,其随Ni的层数增加而增大,这是由于Ni的层数增加导致系统自旋轨道耦合增大从而阻尼增大。探究以上影响因素时都考虑了温度的影响,...

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 自旋输运
    1.2 Landau-Lifshitz-Gilbert方程和Gilbert阻尼
    1.3 薄膜阻尼的研究进展
        1.3.1 薄膜的界面增强阻尼
        1.3.2 薄膜阻尼的量子阱态和各向异性
    1.4 本文研究内容和意义
第二章 输运计算的第一性原理散射理论
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 Hartree-Fock方程
        2.1.2 Hohenberg-Kohn定理和Kohn-Sham自洽方程组
        2.1.3 电子自洽:TB-LMTO
    2.2 第一性原理散射理论
        2.2.1 散射理论
        2.2.2 Gilbert阻尼和电阻率计算方法
    2.3 各类无序
        2.3.1 晶格热扰动
        2.3.2 合金无序和自旋涨落
第三章 磁性多层膜输运性质
    3.1 Co|X多层膜阻尼
    3.2 (CoNi)n|Pt多层膜的界面增强阻尼
        3.2.1 CoNi多层膜厚度对阻尼的影响
        3.2.2 自旋泵浦理论
        3.2.3 Pt及Cu厚度对阻尼的影响
    3.3 CoNi多层膜的阻尼和电阻率
        3.3.1 温度的影响
        3.3.2 Ni厚度的影响
        3.3.3 界面粗糙程度的影响
    3.4 本章小结
第四章 磁性单层膜阻尼的量子阱态和各向异性
    4.1 Co单层膜阻尼的量子阱态
        4.1.1 量子阱态概述
        4.1.2 计算细节
        4.1.3 阻尼的量子阱态
        4.1.4 态密度的量子阱态和相位积累模型
    4.2 Co单层膜阻尼的各向异性
        4.2.1 磁各向异性
        4.2.2 阻尼各向异性
        4.2.3 计算细节
        4.2.4 计算结果和分析
    4.3 本章小结
第五章 结论及展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间完成的学术论文



本文编号：3797415