Исследование Связанной Динамики Магнитных Вихрей В Трехслойном Проводящем Наноцилиндре

Abstract

С помощью численного решения обобщенного уравнения Ландау-Лифшица проведено микромагнит-ное исследование динамики двух дипольно связанных магнитных вихрей в трехслойном наностолбике под действием внешнего магнитного поля, направленного перпендикулярно плоскости образца, и спин-поляризованного электрического тока. Показана возможность существования различных режимов движения вихрей в зависимости от величины поляризованного тока. Для случая стационарной динамики связанных вихрей с одинаковой частотой найдена зависимость частоты колебаний от величины тока. Предложена возможность управления частотой стационарного движения вихрей и подстройки амплитуды управляющих токов с помощью внешнего магнитного поля. С помощью аналитического метода упрощенного описания динамики связанных вихрей получены зависимости частоты от величины тока и внешнего магнитного поля, качественно совпадающие с численными результатами. ВведениеВ настоящее время большое внимание привлекают исследования переключения и возбуждения осцилляций намагниченности в магнитных наноструктурах с по-мощью спин-поляризованного тока [1-3], которые мо-гут позволить увеличить скорости жестких дисков и устройств магнитной памяти, вплоть до терагерцового уровня. Интересны в этом плане и микроволновые спин-трансферные наноосцилляторы (СТНО), которые отличаются относительно большим спектром частот осцилляций магнитных вихрей, реализуемых даже без приложения внешнего магнитного поля. Большинство таких структур имеют два магнитных слоя, разделенных немагнитной туннельной прослойкой. Одной из наи-более перспективных разновидностей СТНО является вихревая структура [4][5][6][7], в которой магнитный вихрь реализуется как основное состояние в ферромагнитных слоях [5]. Магнитный вихрь представляет собой закру-ченную по часовой стрелке или против нее намагничен-ность в плоскости образца, кроме небольшой (порядка нескольких нанометров) области в центре (или ядре) вихря, где намагниченность выходит из плоскости под прямым углом. Таким образом, магнитный вихрь обыч-но характеризуется двумя параметрами: направлением закрученности намагниченности вихря (киральностью) и направлением намагниченности (полярностью) в его ядре: вверх или вниз.Достаточно хорошо изучены статические свойства одиночного магнитного вихря (например, стабильность вихревого состояния как функция параметров системы и внешних воздействий) [5]. Показано также, что при про-пускании спин-поляризованного тока через магнитный диск вихрь может начать двигаться по разным типам орбит (например, по круговой стационарной орбите, по хаотической орбите и др.) [6][7][8][9][10][11][12]. Предложены ана-литические выражения, основанные на редуцированных уравнениях Тиля, хорошо описывающие гиротропное движение вихря [5,6]. Изучался и вопрос о механизмах переключения киральности и полярности магнитного вихря как поляризованным током, так и с помощью импульсного или постоянного магнитного поля [13][14][15].В последнее время появилось много эксперименталь-ных и теоретических работ, посвященных исследованию динамики магнитостатически...

Динамические Перестройки Трехмерной Топологической Структуры Движущейся Доменной Границы В Магнитной Пленке При Наличии Случайных Возмущений

“…Гипотетическая возможность создания устройств памяти, в которых запись бита информации физически реализуется как изменение знака проекции вектора намагниченности на ось диска в окрестности центра (коре [core]) вихря на противоположное, явилась причиной интереса к поведению вихрей в нанодисках. Другое интересное направление -создание наноосцилляторов, в которых колебания магнитных вихрей возбуждаются спин-поляризованным током [19,20]. В [21] с помощью микромагнитного моделирования было установлено, что возможен сценарий перемагничивания достаточно толстого диска постоянным магнитным полем, в соответствии с которым на одном из оснований цилиндра рождается сингулярная (блоховская) точка (СТ) [22], далее перемещающаяся вдоль оси вихря и исчезающая на противоположном основании.…”

“…В [33] дана полная классификация допустимых процессов, удовлетворяющих условиям сохранения топологических зарядов двух типов. Процессы в нанодисках [19][20][21][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32] входят в эту классификацию как частные случаи. Существенно трехмерный характер динамических топологических перестроек вихревых структур подтверждается визуализацией мгновенных конфигураций, образуемых вихрями [30,34].…”

Совместное Влияние Магнитного Поля И Спин-Поляризованного Тока На Связанную Динамику Магнитных Вихрей В Спин-Трансферном Наноосцилляторе

“…Гораздо менее изучен случай, когда магнитный вихрь существует в каждом из слоев [6,7]. Теоретически показано, что с помощью спин-поляризованного тока можно возбудить гиротропные магнитостатически связанные колебания вихрей с постоянной частотой, которая может меняться при приложении магнитного поля [8,9]. Экспериментально построена зависимость частоты гиротропных связанных колебаний вихрей от величины постоянного магнитного поля, перпендикулярного плоскости дисков [10].…”

“…Отметим, что с помощью магнитного поля в рассмотренных случаях удается получить изменение частоты колебаний вихревого СТНО приблизительно на 20%. Зависимость частоты от магнитного поля, слабо отличающаяся от линейной, была получена ранее аналитически с помощью использования уравнений Тиля для случая слабой магнитостатической связи вихрей [9]. Сравнение полученных результатов со случаем СТНО меньшего диаметра [8,9] указывает на то, что с увеличением диаметра диска происходит уменьшение величины коэффициента k в формуле (2).…”

“…Зависимость частоты от магнитного поля, слабо отличающаяся от линейной, была получена ранее аналитически с помощью использования уравнений Тиля для случая слабой магнитостатической связи вихрей [9]. Сравнение полученных результатов со случаем СТНО меньшего диаметра [8,9] указывает на то, что с увеличением диаметра диска происходит уменьшение величины коэффициента k в формуле (2). Подобная линейная зависимость частоты стационарного движения связанных вихрей от внешнего перпендикулярного магнитного поля была получена экспериментально для случая АП-вихрей в пермаллоевом нанодиске диаметром 250 nm [10].…”