Теоретическое исследование функциональных свойств киральных гелимагнетиков во внешних магнитных полях

• Автор: Синицын, Владимир Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Основные типы модулированных магнитных структур

1.2. Современные исследования в области киральных гелимагнетиков

1.3. Бездиссипативный спиновый ток

1.4. Проблема спин-движущей силы в спинтронике

1.5. Теоретические подходы к описанию спин-движущей силы

1.6. Роль конечных размеров в свойствах киральных гелимагнетиков

Глава 2. Трансляционное движение солитонной решетки в магнитном поле

2.1. Модель и уравнения движения
2.2. Статические состояния киральной гелимагнитной цепочки в поперечном магнитном поле
2.3. Статическая деформация солитонной решетки в продольном магнитном поле
2.4. Моделирование трансляционного движения солитонной решетки
2.5. Заключение
Глава 3. Генерация спин-движущей силы в солитонной решетке
3.1. Введение
3.2. Спин-движущая сила
3.3. Генерация СДС при импульсном включении постоянного продольного магнитного поля
3.4. Спиновая динамика под действием осциллирующего продольного

3.5. Заключение

Глава 4. Эффект квантования периода солитонной решетки
4.1. Численное моделирование
4.2. Скачки намагниченности. Аналитический расчет в континуальной модели
4.3. Квантование периода солитонной решетки и эффекты квантования в теории сверхтекучести и сверхпроводимости
4.4. Заключение
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список публикаций по теме диссертации
Список литературы
Приложение А. Уравнение движения заряженной частицы со спином в неоднородном магнитном фоне

Введение
Актуальность темы исследования. В последние годы наблюдается устойчивый интерес теоретиков п экспериментаторов к киральным магнитным системам, в которых антисимметричный обмен Дзялошннского-Морпя приводит к появлению геликоидального магнитного порядка с фиксированным направлением вращения моментов (киральностыо). Этот интерес вызван, в основном, возможностью наблюдения стабильных магнитных топологических структур в этих системах. Последние могут быть представлены либо как вихревые структуры (так называемые скирмионы), либо как спиральный гелимапштный порядок, деформируемый внешним магнитным полем в состояние так называемой магнитной солитонной решетки. Порядок первого типа был обнаружен в соединениях МпЭ! [1], Ге1_жСох31 [2] п СогОБеОз [3], магнитная солитонпая решетка найдена в соединении СиВгО.} с помощью рассеяния нейтронов [4] и в соединении Сгх/зИбБо методом лоренцевской микроскопии [5]. Другой аспект исследований киральных гелимагнетиков связан с использованием нетривиальных магнитных структур в современных устройствах спннтроники [6]. Например, в работе [7] была продемонстрирована возможность управления екпрмионамп с помощью слабого электрического тока. Предшествующие теоретические исследования показали, что магнитная солитонпая решетка обладает разнообразием интересных свойств, которые открывают новые перспективы в наномагнетизме и приложениях спннтроники. В частности, в работе [8] было показано, что с помощью движения солитонной решетки можно осуществить транспорт маг-нонной плотности на макроскопически большие расстояния (бездиссипатнвный спиновый ток). Ранее в рамках теории передачи спинового вращательного момента, создаваемого подвижными носителями заряда при протекании электрического тока через магнитную солптонную решетку [9], был рассмотрен механизм запуска поступательного движения с помощью электрического тока. Очевидно, что альтернативный способ генерации трансляционного движения с по-

Рис. 2.2. Спиновая цепочка карального гелимагнетика в магнитном поле.
и = + х (2.1)
V р р
Здесь индекс р нумерует позиции спинов вдоль оси цепочки, д - электронный д-фактор, дв ~ магнетон Бора.
Далее (см. раздел 2.3) будет учитываться дополнительное слагаемое в гамильтониане системы, связанное с продольной компонентой магнитного поля Нг. Это модифицирует гамильтониан (2.1) следующим образом
П = -^ БрБр+1 + В х 8р+1]г - дрвН ддвНг £ (2.2)
р р р р
Отметим, что наличие в гамильтониане слагаемого с антисимметричным обменом приводні’ к понижению симметрии, а именно, система имеет выделенное направление, определенное вектором О. Состояния спиновой цепочки с антисимметричным обменом уже нельзя классифицировать по квантовому числу полного спина, в отличие от чисто гайзенберговского случая. Отсутствие 5{7(2)-симметрии является глубинной причиной появления новых физических свойств кирального гелимагнетика, отсутствующих у гайзенберговских систем.