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K-场畴壁解

中国科学：物理学、力学、天文学 2018年第10期48卷 33-44页

作者：张玉鹏刘玉孝兰州大学物理科学与技术学院兰州730000

通过考虑五维平直时空中非正则的标量场K-场,得到了解析的单扭结和双扭结K-场畴壁解.然后采用Yukawa耦合机制研究五维费米子在单扭结和双扭结K-场畴壁上的局域化,发现四维零质量的手征费米子可以局域化在K-场畴壁上.最后通过对比费米子... 详细信息

通过考虑五维平直时空中非正则的标量场K-场,得到了解析的单扭结和双扭结K-场畴壁解.然后采用Yukawa耦合机制研究五维费米子在单扭结和双扭结K-场畴壁上的局域化,发现四维零质量的手征费米子可以局域化在K-场畴壁上.最后通过对比费米子在两种扭结畴壁上的有效势,发现双扭结畴壁情况的有效势具有双阱的特征,表明双扭结畴壁具有更加丰富的内部结构.

关键词：畴壁标量场局域化 K-场费米子

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基于磁畴壁传输的自旋波逻辑器件的研究

基于磁畴壁传输的自旋波逻辑器件的研究

作者：高雷森电子科技大学

学位级别：硕士

随着集成电路集成度的不断提高,传统的微电子器件发展已经遇到了瓶颈。因为当器件的设计尺度达到纳米量级时,这类以电子为信息载体的器件在信息处理和传输过程中产生的能量损耗将难以承受,因此需要寻找一种新器件来满足未来信息技术发... 详细信息

随着集成电路集成度的不断提高,传统的微电子器件发展已经遇到了瓶颈。因为当器件的设计尺度达到纳米量级时,这类以电子为信息载体的器件在信息处理和传输过程中产生的能量损耗将难以承受,因此需要寻找一种新器件来满足未来信息技术发展的需求。在众多的备选技术中,以自旋波为信息载体的磁振子器件,由于具有设计尺寸小、能量损耗低、传输速度快等特点,成为未来开发的新器件的有力竞争者。本文采用微磁模拟方法设计了一种新型的双层磁性薄膜波导,该波导能够通过交换耦合作用产生布洛赫型磁畴壁,并且能将自旋波限制在畴壁内进行传输。在详细研究了其传输特性的基础上,基于该波导设计了异或非门(XNOR gate)和非门(NOT gate)磁振子逻辑器件。本文首先通过微磁仿真软件构建了具有硬软磁双层膜结构的波导模型,然后通过外磁场使波导具有磁矩垂直面外分布的磁结构,并且在撤去外磁场后,软磁层能在与硬磁层间的交换耦合作用下形成稳定的布洛赫型磁畴壁。接着,本文对该波导施加正弦形脉冲激励,然后通过对波导单元格的二维傅里叶变换得到自旋波的色散曲线。进一步对色散曲线的研究表明:波导的畴壁传输通道能够对80GHz以下的自旋波进行传输,并且通道内的自旋波是具有单一模式的后向体波。为了进一步研究自旋波在畴壁通道中的传输特性,我们对25GHz的自旋波在畴壁通道中的传输过程进行了仿真。通过对仿真结果的分析可知,该频率的自旋波在这种布洛赫型磁畴壁波导中的传输速度达到1.72km/s,传输通道的宽度为18.2nm,与奈尔型磁畴壁波导相比,它的自旋波传输速度更快,传输的通道更窄,这些新特性为设计纳米量级高自旋波传输速度的磁振子器件奠定了基础。另外,在基于对布洛赫型磁畴壁波导的研究基础上,本文设计了异或非门和非门磁振子逻辑器件。该器件是通过电压调制自旋波相位的方式来实现的,它利用电压改变磁性材料的界面磁各向异性,从而使自旋波的相位因有效场的变化而产生相移。本文通过微磁模拟的方法发现,对布洛赫型磁畴壁波导沿长度方向约800nm长的区域施加1.4V电压后,畴壁通道中传输的自旋波会产生π相移。采用这种方法实现相移,能使器件的操作更简单,器件更容易控制。最后,本文将这种移相机制应用到磁振子逻辑器件的设计中,并利用布洛赫型磁畴壁中自旋波的传输特性,使自旋波在弧形畴壁通道内相互干涉,从而输出不同幅值大小的自旋波,最终得到了异或非门和非门的逻辑器件。

关键词：自旋波波导畴壁逻辑器件

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坡莫合金畴壁磁电阻效应的研究

坡莫合金畴壁磁电阻效应的研究

作者：张荣跃安徽大学

学位级别：硕士

在科技发展日新月异的今天,基于磁畴壁器件的相关研究正逐渐引起人们的关注。与磁畴壁相关的新型器件已经在诸如新型存储器、磁传感器件等领域有了广阔的应用前景。然而,在畴壁机制相关的研究领域方面,人们基于畴壁运动对畴壁进行精确... 详细信息

在科技发展日新月异的今天,基于磁畴壁器件的相关研究正逐渐引起人们的关注。与磁畴壁相关的新型器件已经在诸如新型存储器、磁传感器件等领域有了广阔的应用前景。然而,在畴壁机制相关的研究领域方面,人们基于畴壁运动对畴壁进行精确的定位仍然十分困难,对于畴壁磁电阻对磁电阻效应的影响也尚不明确,这些都对于与畴壁相关器件的设计十分重要。本文通过设计一种Co/Py横向异质结结构,对畴壁的位置进行了确认,并通过掺杂不同元素,分析了畴壁磁电阻的变化。第一章绪论部分主要介绍了磁存储器技术的当前进展以及这期间所遇到的相关问题,磁电阻效应的概述和分类,磁畴与畴壁的相关知识,并论述了在磁畴壁研究当中畴壁位置的定位问题以及畴壁磁电阻是增加了磁电阻效应（正向的畴壁磁电阻）还是减少了磁电阻效应（负向的畴壁磁电阻）。第二章主要介绍Co/Py横向异质结结构的制备工艺和测试方法。在实验中,我们主要采用了磁控溅射工艺、掩膜版技术、离子束刻蚀工艺等微加工相关技术,我们详细介绍了与此相关的仪器设备的工作原理与工作流程,并对其中的注意事项进行了总结。此外,我们在微加工技术的基础上对实验流程进行了一定的改进,使之更符合当前的实验条件。样品的磁滞回线和磁电阻曲线分别采用振动样品磁强计（VSM）和VSM附带的磁电阻选件完成测量,磁畴图像通过磁光克尔显微镜获得。第三章主要是对测量的数据结果进行分析。在我们设计的Co/Py横向异质结结构样品中,在外加磁场沿着易轴的方向上,样品的M-H曲线和磁光克尔显微镜图像都证明了在Co和Py的边界处Py层内存在畴壁,我们对其出现的可能原因进行了分析并提出了合理的猜想。在室温下,Co/Py横向异质结结构样品中,我们发现了负的Py的畴壁磁电阻。更重要的是,通过在Py层内部分别掺杂6.23%非磁性Cu和5%磁性Cr杂质（原子比）,畴壁磁电阻从负向转向了正向。第四章中,我们对本实验中的设计思路和实验结果进行了总结,并对其之后可能的应用进行了展望。此外,我们还对未来可能出现的与畴壁相关的储存器件进行了概念的猜想。

关键词：畴壁畴壁磁电阻磁电阻效应微加工工艺

Thick Domain Walls in Lyra Geometry with Bulk Viscosity

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Communications in Theoretical Physics 2009年第2期51卷 378-384页

作者： Anirudh Pradhan Department of Mathematics Hindu Post-graduate College

在这篇论文，我们在体积的存在在天琴座几何学为飞机对称的厚领域墙评估一般答案粘滞液体。为精力密度和域墙的压力的表达式在制服和时间变化排水量域 β 的两个盒子中被导出。模型的一些物理后果也被给。最后，测试粒子的测地学的方程... 详细信息

在这篇论文，我们在体积的存在在天琴座几何学为飞机对称的厚领域墙评估一般答案粘滞液体。为精力密度和域墙的压力的表达式在制服和时间变化排水量域 β 的两个盒子中被导出。模型的一些物理后果也被给。最后，测试粒子的测地学的方程和加速被讨论。

关键词：天琴座体粘滞系数畴壁几何粘性流体能量密度时间变化测量方程

基于第一性原理方法的ABO3和HfO2铁电畴壁迁移研究

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基于第一性原理方法的ABO3和HfO2铁电畴壁迁移研究

作者：李晓宇湘潭大学

学位级别：硕士

以铁电薄膜为存储媒介的存储器是非挥发性存储器件的一种,具有极大的应用潜力和发展空间。铁电薄膜畴壁的结构、电学及动力学性质是决定铁电薄膜物理性质和电学失效的根本因素。因此对畴壁物理性质的深入研究是理解铁电薄膜性能和促进... 详细信息

以铁电薄膜为存储媒介的存储器是非挥发性存储器件的一种,具有极大的应用潜力和发展空间。铁电薄膜畴壁的结构、电学及动力学性质是决定铁电薄膜物理性质和电学失效的根本因素。因此对畴壁物理性质的深入研究是理解铁电薄膜性能和促进高密度存储器发展的关键。尤其是对新型铁电畴壁存储器来说,畴壁的电学性质与运动规律是其应用的基础,所以深入研究铁电薄膜畴壁的动力学演化对高密度铁电存储非常有意义。本论文采用第一性原理的计算方法研究了铁电薄膜畴壁结构及其动力学的演化特性,并探索了应变和掺杂对铁电性的调控规律。本论文取得的研究成果包括以下几个方面:(1)简单钙钛矿铁电材料畴壁及其演化研究。本文用第一性原理计算方法,研究了传统钙钛矿材料的180°畴壁的运动机理。研究发现,畴壁在两个相邻的平衡位置(以A(Ba,Pb)为中心的(100)面)之间的运动过程是畴壁横向迁移的基本步骤。BaTi03(PbTi03)的180°畴壁移动一个单胞的能量势垒为5.6meV(30.4meV),且由势垒推出的畴壁运动的激活能与实验值符合较好。此外,本文还研究了氧空位和平面应变对畴壁运动的影响。结果表明,对BaTiO3(PbTiO3)来说,当遇到氧空位时,畴壁会有一个23meV(299meV)的势阱。因此,畴壁需要相应的能量来摆脱氧空位的钉扎,这是造成铁电薄膜极化疲劳的重要原因之一。同时还发现在平面压应力下,畴壁运动的能量势垒增加,平面拉应力下,畴壁的迁移势垒降低。(2)氧化铪基铁电材料畴壁及其演化的研究。本文研究了 HfO2铁电相的极化翻转方式及其应变和掺杂的调控规律,在此基础上还对HfO2的180°畴壁的结构及其动力学演化的过程(分别沿a轴方向和b轴方向)进行了研究。结果表明,HfO2铁电相极化的翻转势垒仅为0.4eV,同体积的PbTiO3极化的翻转势垒为0.32eV;合适的应变/掺杂可以在一定程度上缩小铁电正交相f和单斜相m之间的能量差,对稳定HfO2铁电相具有重要的意义。此外,本文模拟了不同的畴壁结构体系,得到了最稳定的畴壁为位于(010)面的Ⅲ型畴壁,畴壁能为-15.6 mJ/cm2。其沿b轴方向运动一个单胞的能量势垒也最小,约为0.042 eV。根据畴壁的迁移迁移势垒,我们推测使这种结构的畴壁向侧向移动应该施加的电场应该为 0.83 至 0.42 MV/cm。

关键词：铁电第一性原理畴壁应变缺陷

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垂直磁化纳米结构中畴壁的动力学研究

垂直磁化纳米结构中畴壁的动力学研究

作者：陈昌威武汉科技大学

学位级别：硕士

基于畴壁设计的自旋电子学器件主要利用了电子的自旋属性,随着自旋转移矩效应(Spin-transfer Torque,STT)的发现,使人们从此摆脱了电子学器件对磁场的依赖。基于STT效应的电子学器件普遍具有尺寸较小,易集成,功耗较低和速度较快等诸多优... 详细信息

基于畴壁设计的自旋电子学器件主要利用了电子的自旋属性,随着自旋转移矩效应(Spin-transfer Torque,STT)的发现,使人们从此摆脱了电子学器件对磁场的依赖。基于STT效应的电子学器件普遍具有尺寸较小,易集成,功耗较低和速度较快等诸多优点,所以STT效应被广泛的用来研究和开发磁性随机存储器、赛道存储器、微波振荡器等各类自旋电子学器件。相对于面内磁化纳米结构而言垂直磁化纳米结构由于其畴壁自旋结构简单、畴壁宽度较窄、阈值电流较小等优势,近年来得到了研究者的广泛关注。鉴于此,本论文通过微磁学模拟的方法主要研究垂直磁化纳米结构中的畴壁振荡动力学特性,得出的具体研究结果如下:(1)首先研究了垂直磁化刻痕纳米线中的畴壁振荡动力学特性,振荡电流随刻痕深度增加先减小后增大,矩形对称刻痕在h=12 nm时,圆弧形和三角形刻痕在h=18 nm时达到最小的振荡电流;去钉扎电流随刻痕深度增加而逐渐变大;振荡频率随着电流的增大呈现线性增加且基本与刻痕类型无关,频率随电流的增大会出现稳定的平台区域,矩形刻痕h=12 nm时,三角和圆弧刻痕在h=18 nm时达到稳定的平台区域;振荡振幅随电流增加而减小,振幅的大小与刻痕类型存在一定的关系:相同电流下三角形对称刻痕振幅最大,圆弧刻痕次之,矩形刻痕振幅最小;频率和振幅主要可以通过电流、刻痕深度、材料参数、对称和不对称性刻痕类型等方面进行相应调控。(2)多刻痕纳米线中的畴壁振荡动力学特性,畴壁磁化后的稳定极性状态可通过刻痕间距和部分刻痕深度来调控;振荡电流和去钉扎电流与单个对称矩形刻痕相比差别不大;电压信号V可通过刻痕间距S、刻痕数目和电流驱动下磁场辅助等方面得到有效的提高。(3)垂直-面内磁化混合纳米线中的畴壁振荡动力学特性,畴壁的运动速度与电流几乎成线性增长关系;畴壁起始振荡调节与阻尼因子系数α、非绝热项系数β、垂直各向异性常数K、界面交换常数A以及饱和磁化强度Ms和Ms存在一定关系;振荡频率和振幅可通过电流驱动、电流驱动下磁场辅助以及相关材料参数K、α、β等方面进行调控。

关键词：自旋电子学垂直磁化纳米线畴壁振荡电流磁场

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纳米带中涡旋畴壁在磁场驱动下的振荡行为

武汉科技大学学报 2018年第3期41卷 180-183页

作者：李玉婷卢志红陈昌威程明尹航甘章华武汉科技大学材料与冶金学院湖北武汉430081

利用微磁学模拟软件(OOMMF),对坡莫合金纳米带中涡旋畴壁在略高于Walker极限的磁场驱动下的动力学行为进行模拟,分析外磁场强度、纳米带尺寸及自旋极化电流对畴壁振荡频率的影响。结果表明,纳米带中涡旋畴壁的振荡频率随外磁场强度的增... 详细信息

利用微磁学模拟软件(OOMMF),对坡莫合金纳米带中涡旋畴壁在略高于Walker极限的磁场驱动下的动力学行为进行模拟,分析外磁场强度、纳米带尺寸及自旋极化电流对畴壁振荡频率的影响。结果表明,纳米带中涡旋畴壁的振荡频率随外磁场强度的增大而增加,随着纳米带宽度的增加呈先增加后减小再增大最后基本保持不变的趋势;外加与磁场方向相反的平衡电流,虽然不改变畴壁振荡频率随外磁场强度和纳米带宽度的变化规律,但能起到减小畴壁振荡频率的作用,且平衡电流随外磁场强度和纳米带宽度的变化趋势与畴壁振荡频率基本相反,而其随着阻尼系数的增大而线性增加。

关键词：纳米带涡旋畴壁微磁学模拟振荡频率

向列相液晶畴壁中挠曲电效应和自发扭曲效应的研究

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向列相液晶畴壁中挠曲电效应和自发扭曲效应的研究

作者：张晶河北工业大学

学位级别：硕士

平行排列的向列相液晶系统中,若液晶分子指向矢预倾角为零,外场作用会使系统发生两种不同方向的Freedericksz转变,进而在两种转变区域的交界处形成畴壁。畴壁通常以闭合圆环的形式出现。根据畴壁切线方向与液晶分子指向矢所成角度的不同... 详细信息

平行排列的向列相液晶系统中,若液晶分子指向矢预倾角为零,外场作用会使系统发生两种不同方向的Freedericksz转变,进而在两种转变区域的交界处形成畴壁。畴壁通常以闭合圆环的形式出现。根据畴壁切线方向与液晶分子指向矢所成角度的不同,可将畴壁分为三种类型:展-弯壁(方位角为0°)、扭曲壁(方位角为90°)、混合壁(方位角范围在0°0°)。挠曲电效应是一定的指向矢形变与液晶电极化的耦合;即外加电场可以诱导形变,形变也可以诱导电极化。本文基于Landau-de Gennes理论,利用松弛迭代法,研究了电场介电效应诱导的三种畴壁,以及畴壁中的挠曲电效应和自发扭曲效应。首先,在单一常数近似下(k=k=k),针对上述三种畴壁研究电场诱导畴壁的出现及消失过程,同时研究了挠曲电效应对畴壁的影响。结果表明,畴壁存在的电场范围为0.3≤E/E壁中方位角的影响关于90°对称;对混合壁中方位角的影响是非对称的;对展-弯壁无影响。其次,探究了弹性各向异性(k畴壁系统发生的自发扭曲效应。该效应会使展-弯壁与混合壁中央部分的指向矢方位角均由原角度变为90°,对扭曲壁结构无影响。并在发生自发扭曲的基础上探究了挠曲电效应对此时液晶系统的影响,研究发现挠曲电效应会对发生自发扭曲效应的畴壁中指向矢方位角产生叠加影响。

关键词： Landau-Gennes理论畴壁弹性各向异性挠曲电效应自发扭曲效应

多铁性化合物YMnO3的畴壁类型及结构研究

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多铁性化合物YMnO3的畴壁类型及结构研究

作者：田磊大连交通大学

学位级别：硕士

本论文运用透射电子显微镜衍射衬度像技术和球差校正高角环形暗场像技术对六方多铁性材料YMnO3的铁电平移畴壁种类及其微观亚埃级原子尺度结构进行了系统的表征,主要研究内容如下： 1.运用扫描透射电子显微镜（STEM）高角度环形暗场... 详细信息

本论文运用透射电子显微镜衍射衬度像技术和球差校正高角环形暗场像技术对六方多铁性材料YMnO3的铁电平移畴壁种类及其微观亚埃级原子尺度结构进行了系统的表征,主要研究内容如下： 1.运用扫描透射电子显微镜（STEM）高角度环形暗场像（HADDF）技术对六方多铁性材料YMnO3中的铁电平移畴壁进行了直接的成像观察,观察到了两种类型的铁电平移畴壁Typel（Type-A、Type-B）和Type2（Type-D）,其相对平移矢量分别为1/6[210]和1/3[210]。并从六种铁电畴区（α+、β-、γ+、α-、β+、γ-）产生的随机性和铁电畴壁能量的稳定性方面解释了铁电畴壁和平移畴壁是耦合在一起的。在随后的HADDF像分析中,我们也观察到了相对平移矢量不同的两类铁电平移畴壁Typel（Type-A）和Type2（Type-D）的横向转化。 2.利用JEOL2010透射电子显微镜衍射衬度像技术对六方多铁性材料YMnO3中的多铁涡旋畴进行了直接成像,观察到了六态涡旋畴暗场像,并且根据不同畴壁类型的铁电平移畴壁Type1和Type2的数目,推测了b轴方向七种所有可能的六态涡旋畴;拍摄到了b轴方向的四态涡旋畴暗场像,由于刃型位错可以改变畴区的相对平移性,分析了四态涡旋畴可能通过引入一个刃型位错或两个刃型位错的方式形成;利用JEOL2010透射电子显微镜还观察到了其b轴方向的铁电环形畴衍射衬度像,并且简单的分析了铁电环形畴畴壁是由左右两种不同类型的铁电平移畴壁Type1（Type-A、Type-B）和Type2（Type-C、Type-D）组成。运用装有双球差校正器的JEM-ARM200F透射电子显微镜还拍摄到了与类六态涡旋畴相类似的两个类四态涡旋畴高角环形暗场像。

关键词：六方YMnO3 畴壁涡旋畴铁电环形畴高角度环形暗场像暗场像