Электрическое управление микромагнитными неоднородностями как новый принцип работы устройств магнитной электроники

• Автор: Мешков, Георгий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03, 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 113 с. : ил.

Содержание

Перечень условных обозначений и сокращений.

Введение . .

Обзор литературы.

1. Магнитоэлектрик и.

2. Неоднородный магнитоэлектрический эффект

3. Эпитаксиальные пленки ферритов гранатов.

4. Магнитные вихри.

5. Магнитоэлектрические устройства спинтроники.

6. Выводы из обзора литературы.

Глава 1. Компьютерное моделирование неоднородного магнитоэлектрического эффекта

1.1. Расчет зарядовой плотности для доменных стенок и ВБ Л .
1.2. Оценка критического напряжения зарождения вихря.
1.3. Учет неоднородного МЭ взаимодействия при микромагнитном
моделировании
1.4. Динамика поведения магнитного вихря в электрическом поле .
1.5. Выводы из главы 1
Глава 2. Экспериментальное наблюдение перемещения доменных границ и ВБЛ электрическим полем.
2.1. Описание экспериментальной установки .
2.2. Статические смещения доменных границ
2.3. Методика исследования быстропротекающих процессов движения доменных стенок.
2.4. Динамика движения доменных границ.
2.5. Связь наличия эффекта с параметрами образцов
2.6. Результаты темнопольного наблюдения микромагнитных
структур в электрическом поле
2.7. Выводы из главы 2.
Глава 3. Потенциал для создания устройств спинтроники, основанных на исследуемых эффектах
3.1. Быстродействие
3.2. Управляющие напряжения
3.3. Энергия, необходимая для переключения состояний.
3.4. Плотности токов.
3.5. Выводы из главы 3
Заключение
Литература


В этой связи большие надежды возлагаются на использование магнитоэлектрических (МЭ) эффектов. Они являются следствием взаимодействия электрической и магнитной подсистем в твердом теле и проявляются в виде воздействия статического, т. Одной из разновидностей этих эффектов является неоднородный МЭ эффект. Он проявляется при наличии пространственной модуляции намагниченности в веществе. Например, в спиральных мультиферроиках с пространственно модулированными спиновыми структурами (ПМСС) неоднородный МЭ эффект вызывает электрическую поляризацию [3]. Здесь и далее под фразой «без использования токов» понимается отсутствие в системе больших постоянных токов, которые приводят к сильному тепловыделению, т. Токи, возникающие при включении или переключении полярности статического электрического ПОЛЯ гораздо меньше токов, необходимых для традиционной записи, вплоть до частот в дссятки/сотни ГГц. Действительно, в них, как и в ПМСС, существует пространственная модуляция намагниченности (хотя она и обусловлена другими причинами), и в году В. Г. Барьяхтаром и др. При этом электрическая поляризация отлична от нуля только для стенок типа Нселя, где разворот намагниченности происходит в плоскости, перпендикулярной доменной стенке, в отличие от стенок Блоха, где разворот намагниченности происходит в плоскости доменной стенки. Позднее появились другие теоретические работы, посвященные МЭ свойствам доменных границ [3, 6-9), но экспериментальные свидетельства их МЭ свойств носили косвенный характер [, И]. В данной работе впервые демонстрируется прямое наблюдение поведения доменных границ в электрическом; поле. Неоднородный магнитоэлектрический эффект может1 применяться не только в ячейках памяти, но и в других устройствах магнитной электроники, таких как спиновые клапаны (устройства, позволяющие управлять спиновой поляризацией протекающего через них тока). Он перспективен также для записи состояний элементов программируемой логики — логических элементов, функциональность которых можно изменять в режиме реального времени, используя одни и те же физические устройства для выполнения разных логических операций. К настоящему времени был сделан ряд попыток разработать электрические методы контроля намагниченности [-], но, как правило, они предполагают работу при низких температурах. Миниатюризацию устройств памяти также связывают со структурированными магнитными средами, состоящими из наноточек, в которых основным состоянием намагниченности зачастую является вихревое. Управление свойствами вихря при помощи спин-поляризованного тока позволяет записывать информацию в такой частице. Неожиданным развитием идей спинтрони-ки оказались явления, связанные с динамикой движения вихрей. Например, импульсами спин-поляризованного тока в частице могут быть возбуждены осцилляции вихря с частотами порядка 1 ГГц [], что позволяет рассматривать ее как миниатюрный источник СВЧ излучения большой для устройств такого размера мощности []. Однако возможность управления магнитным вихрем при помощи электрического ноля ранее не исследовалась. Целыо данной диссертационной работы являлось разработка метода электрического управления микромагнитными структурами, на котором могли бы быть основаны новые устройства магнитной электроники. Для достижения поставленных целей было проведено исследование наиболее часто встречающихся видов микромагнитных структур в двух основных типах магнитных материалов: с анизотропией типа легкая ось и легкая плоскость. Были решены следующие задачи. Разработать метод исследования динамики движения микромаг-нитных структур в импульсе электрического ноля. Оценить важные для спинтроники параметры устройств, основанных на неоднородном МЭ эффекте. Рассчитано распределение поверхностной и объемной плотности электрических зарядов в типичных микромагнитных структурах, наблюдаемых в легкоосных ферромагнетиках: доменных стенках Блоха с ВБЛ. Впервые проведено экспериментальное наблюдение смещения доменных стенок и ВБЛ под действием статического ноля заряженной иглы, определены управляющие поля и напряжения.