疇壁釘扎公布時間

1998年，經(jīng)全國科學技術名詞審定委員會審定發(fā)布。

《電氣工程名詞》第一版。

釘扎和去釘扎是磁納米線中疇壁運動重要的過程。垂直磁化納米線中的疇壁寬度小且結構穩(wěn)定，對垂直磁化納米線中疇壁釘扎與去釘扎過程及相關動力學的研究一方面有助于掌握磁納米線疇壁運動的規(guī)律和操控方法，從而為實現(xiàn)邏輯運算和高密度存儲奠定基礎，另一方面，可以探索自旋轉移力矩中非絕熱項的本質等一些基本科學問題。本項目將以具有垂直各向異性的FePt和CoPt合金為材料體系, 研究納米線中疇壁釘扎與去釘扎過程中疇壁的運動狀態(tài)、去釘扎場大小以及它們與納米線和釘扎點的幾何尺寸等因素的關系，探索有效調控疇壁釘扎與去釘扎行為的方法；研究不同各向異性納米線中非絕熱系數(shù)及阻尼系數(shù)，澄清二者與自旋軌道耦合強弱的關系，并在此基礎上結合理論研究探索二者的物理本質。

垂直磁化納米線在賽道存儲器件、疇壁邏輯器以及納米振蕩器件都有廣闊的應用前景，研究垂直納米線中釘扎疇壁的動力學特性進行研究，探索調控疇壁動力學行為的方法對其在器件中的實際應用至關重要。本項目，我們將研究的重點放在垂直磁化納米線中釘扎疇壁的動力學特性，主要開展了一下工作：1）采用磁控濺射法加上納米刻蝕技術，制備出質量良好的垂直納米線，對納米線的各向異性磁電阻測量，顯示出疇壁處于不同位置具有不同的AMR；2）研究了不同刻痕結構、形狀和刻痕深度對對疇壁的釘扎強度，發(fā)現(xiàn)對稱矩形刻痕具有最強的釘扎效果，而三角刻痕釘扎最弱；3)對釘扎疇壁的動力學特性研究發(fā)現(xiàn)，釘扎疇壁在一定的電流下出現(xiàn)振蕩，其實振蕩電流與刻痕的形狀、深度都有關系，在深度釘扎時，三角刻痕具有最小的其實振蕩電流；4）對深度釘扎的單個疇壁和多個疇壁的振蕩特性進行了研究，發(fā)現(xiàn)在一定電流下，會出現(xiàn)恒頻振蕩，這種恒頻振蕩的振幅可以通過橫向磁場輔助和多疇壁協(xié)同振蕩大幅提高；5）設計了反鐵磁耦合的雙垂直磁化納米線，利用自選軌道矩和DMI實現(xiàn)了耦合疇壁運動超高速運動；6）弄清垂直磁化-面內磁化復合納米線中自旋波模式的振蕩特性以及調控手段，提出了一種新型的納米振蕩器；7）設計了垂直磁化-面內磁化復合納米柱陣列，證實了合理調控相互作用可以使各納米柱的磁矩出現(xiàn)協(xié)同振蕩，從而大幅提高振蕩信號；8）探索了調控渦旋狀態(tài)以及利用渦旋狀態(tài)調控疇壁動力學特性的方法，發(fā)現(xiàn)渦旋疇壁的狀態(tài)可以在選取適當?shù)募{米線尺寸的情況，通過磁場大小方便地調控；9）對基于FePt3的雙層薄膜中的交換耦合特性進行了研究，發(fā)現(xiàn)一定的化學無序以及鐵磁層的誘導可以誘發(fā)Q2 相，從而解釋了(100)取向的雙層膜低溫下出現(xiàn)的強的交換耦合場。以上這些工作中取得的重要結果以達到本象奴設定的研究目標。

相鄰磁疇的界限稱為磁疇壁，磁疇壁是一個過渡區(qū)，具有一定的厚度。磁疇的磁化方向在疇壁處不能突然轉一個很大的角度（主要有180°和90°兩種），而是經(jīng)過疇壁一定厚度逐步轉過去的，即在這個過渡區(qū)中原子磁矩是逐步改變方向的。疇壁內部的能量總比疇內的能量高，壁的厚薄和面積大小都使它具有一定能量。

磁疇的形狀尺寸.疇壁的類型與厚度總稱為磁疇結構。同一磁性材料，如果磁疇結構不同，則其磁化行為也不同，所以磁疇結構不同是鐵磁性物質磁性千差萬別的原因之一。磁疇結構受到交換能、各向異性能、磁彈性能、磁疇壁能、退磁能的影響。平衡狀態(tài)時的疇結構，這些能量之和應具有最小值。

根據(jù)自發(fā)磁化理論，在冷卻到居里點以下而不受外磁場作用的鐵磁晶體中，由于交換作用使得整個晶體自發(fā)磁化達到飽和，顯然，磁化方向應該沿著晶體的易軸，因為這樣交換能和磁晶能才都處于最小值。但因為晶體有一定的大小與形狀，整個晶體均勻磁化的結果必然產(chǎn)生磁極，磁極的退磁場卻給系統(tǒng)增加了一部分退磁能。對于“單疇”從能量觀點，把磁體分為n個區(qū)域時。退磁能降為原來的1/n，減少退磁能是分疇的基本動力。但由于兩個相鄰磁疇間存在疇壁，又需要增加一定的疇壁能，因此自發(fā)磁化區(qū)域的劃分不能無限小，而是以疇壁能及退磁能相加等于極值為條件。為了降低能量.晶體邊緣表面附近為封閉磁疇，它們使得退磁能降為零。一個系統(tǒng)從高磁能的飽和組態(tài)變?yōu)榈痛拍艿姆之牻M態(tài)，從而導致系統(tǒng)能量降低的可能性是形成磁疇結構的原因。

對于多晶體來說晶界，第二相.晶體缺陷、夾雜，應力、成分的不均勻性等對疇結構有顯著的影響。每一個晶粒會包含許多疇，在一個磁疇內，磁化強度一般都沿著晶體的易磁化方向。對于非織構的多晶體，各晶粒的取向是不同的，因此在不同晶粒內部磁疇的取向是不同的。為了減少退磁場能，在夾雜物附近會出現(xiàn)附加疇。在平衡狀態(tài)時，疇壁一般都跨越夾雜物。