Микромагнетизм и физические свойства ферромагнитных планарных наноструктур и наноконтактов

• Автор: Звездин, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СПИНПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ТРАНСПОРТ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ФЕРРОМАГНИТНЫХ НАНОСТРУКТУР.

1.1. Вводные замечания и характеристика объектов исследования

1.2. Эффект баллистического магнетосопротивления.

1.3. Баллистический электронный транспорт. Квантование проводимости.

1.4. Гигантское магнетосопротивление в ферромагнитных наноконтактах эксперимент

1.5. Магнитная структура наноконтакта

1.6. Обменносвязанные структуры.

1.7. Основные уравнения микромагнетизма

1.7. . Обменная энергия.

1.7.2. Осциллирующий межслойпый обмен.

1.7.3. Энергия анизотропии
1.7.4. Магнитостатическая энергия.
1.7.5. Эффективное поле и уравнение ЛандауЛифишца
ГЛАВА 2. АЛГОРИТМ И ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ
2.1. Численные методы микромагнетизма
2.2. Разностная сетка
2.3. Расчет эффективного ноля НеГТ.
2.3.1 Магиитостатическое поле
2.3.2. Поле анизотропии.
2.3.3. Поле внутрислойного обмена.
2.3.4. Поле межслойного обмена
2.4. Решение уравнения ЛандауЛифшица для однослойной магнитной точки при заданном внешнем поле стандартная задача микромагнетизма.
ГЛАВА 3. ОБМЕННОСВЯЗАННЫЕ МНОГОСЛОЙНЫЕ СТРУКТУРЫ СУПЕРМАГНИТЫ.
3.1. Вводные замечания.
3.2. Исследование однослойной пленки 8шСо5.
3.3. Моделирование обменносвязанных двухслойных магнитов ЭшСозРе.
ГЛАВА 4. МИКРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В НАНОКОНТАКТАХ
4.1. Спонтанные магнитные переходы в симметричном ферромагнитном наноконтакте
4.2. Магнитная структура и фазовая диаграмма наноконтакта на основе ферромагнитных полупроводников
4.3. Магнитные конфигурации и переходы в асимметричном наноконтакте.
ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ НАНОКОНТАКТОВ
5.1. Однослойный спиновый переключатель
5.2. Наноконтактный считывающий элемент и сенсор магнитного поля.
5.2. Биосенсор на базе магнитного наноконтакта.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Разработан новый численный метод микромагнитного анализа двухслойных обменно-связанных магнитных материалов, учитывающий роль различных структурных дефектов в процессе перемагничивания. Впервые проведено исследование зарождения доменной структуры в гранулированном монослое SmCo5. Предложен новый метод микромагнитного исследования таких структур, основанный на комбинации микромагнитного и статистического подходов. Метод проиллюстрирован на примере двухслойного элемента SmCo^/Fe. Предложены и проанализированы новые конструкции сенсора магнитного поля, выполненного на основе магнитного наноконтакта (Патент РФ №6). Прибор состоит из одного магнитного слоя, что позволит существенно упростить технологию изготовления. Предложены новые конструкции магнитного биосенсора, позволяющего получать и перерабатывать экспресс-информацию о биохимическом составе: тех или иных объектов. Существенным преимуществом такого прибора, особенно для применения в биосенсорных устройствах, является то, что он состоит из одного магнитного слоя, что определяет простоту и невысокую стоимость его изготовления. Такой прибор компактен, обладает высокой чувствительностью и имеет малое энергопотребление. Результаты работы могут быть использованы для исследования электродинамических свойств ферромагнитных материалов и наноструктур, а также для создания новых радиоэлектронных приборов. Впервые предложены и проанализированы новые конструкции датчика магнитного поля, выполненного на основе магнитного наноконтакта (Патент РФ№6), а также конструкции магнитного биосенсора, выполненные на основе таких датчиков. Предложена новая методика компьютерного проектирования новых композитных обменно-связанных магнитных материалов с заданными свойствами. Результаты исследования внедрены в учебном процессе МИРЭА. При изменении определенных параметров магнитного наноконтакта (константа анизотропии, длина перешейка и др. Фазовые диаграммы тонкопленочных пермалоевых (РПюРего) наноконтактов, являющиеся основой для проектирования магнитных наноструктур с заданными техническими характеристиками. Существование двух вариантов выхода доменной границы из центра наноконтакта (непрерывного и дискретного). Обнаружена бистабильность магнитной структуры наноконтакта. Показано, что на фазовой диаграмме металлических и полупроводниковых наноконтактов существует трикритическая точка. Эта точка разделяет линии, на которых доменная граница выходит из центра структуры непрерывно (фазовый переход 2-ого рода) или дискретно (фазовый переход 1 -ого рода). Метод компьютерного моделирования и численного расчета свойств новых магнитных материалов, представляющих собой двухслойные обменно-связанные пленки из гранулированных магнитотвердых и магнитомягких материалов, обладающих высокими значениями магнитного произведения (ВН)тах~2-8 МДж/м3, превышающими соответствующие величины наилучших в настоящее время магнитотвердых материалов 8тСо5, ЖРе^В, у которых (ВН)тах не превышает 5 МДж/м . Влияние структурных дефектов гранулированного магнитотвердого слоя обменно-связанных наноструктур (обменных магнитных спиралей) на их процесс перемагничивания и петлю гистерезиса. Результаты работы докладывались на Международной конференции по магнетизму в Риме (International Conference on Magnetism - ICM ), на международном семинаре по наномагнетизму в Гаване (International Workshop on Nanomagnetism, Havana, November -, ), на Московском международном симпозиуме по магнетизму (MISM , Moscow, June -, ), на 5-ом международном симпозиуме «Гистерезис и микромагнитное моделирование» (5th International Symposium on Hysteresis and Micromagnetic Modeling, HMM-, Budapest, May - 1 June ), на научных семинарах в Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова, Институте общей физики Российской академии наук имени А. М.Прохорова. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 4 статьи и 3 тезиса докладов, получен 1 Патент РФ. Работа состоит из введения, 5-ти глав, заключения, списка литературы из 4 наименований. Объем диссертации составляет 1 страница, включая страниц машинописного текста, страниц списка литературы, рисунка.