十字形-维铁磁纳米结构中自旋波的动力学研究

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磁性材料作为超高密度存储和超高速数据处理的载体,具有非常广阔的应用前景。随着纳米技术以及自旋电子学这一新兴学科的不断发展,基于一维铁磁纳米结构的自旋波器件受到广泛关注。该类器件中将不可避免产生传输线路的相互交叉。交叉区域中不均匀分布的磁矩构型对自旋波传输产生散射,从而可以被等效地视为一个自旋波“势垒”。在本文中,我们着重研究了京赫兹(109Hz)频段的自旋波在具有十字形交叉结构的坡莫(permalloy)合金纳米线中的传播特性。  本文首先回顾磁学理论基础,简要讨论自旋波理论及其发展,然后扼要归纳磁性纳米材料的研究进展。本文的工作主要采用微磁模拟方法探索自旋波受到十字交叉区域散射作用后其输运特性在不同频率范围内的变化。作为对比,我们对均匀纳米线中的磁矩动力学也进行了计算。模拟结果采用MATLAB进行数值分析。我们详细探讨了在有无势垒两种情况下,自旋波的波形、色散关系、模态等传播特性。我们发现,在低频段自旋波可以在磁性纳米波导中较为稳定传播;而在高频段,自旋波受势垒散射而发生振动模态的转换,从而使得自旋波在通过势垒后以“之字形”方式传播。我们还计算了不同频率下自旋波对势垒的透射系数和反射系数,并发现了磁畴壁的两种振动模式。
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