本文通過三維微磁學(xué)數(shù)值模擬,系統(tǒng)地計算了CoPt/Co磁性雙層膜與CoPt/Co/CoPt三層膜結(jié)構(gòu)中的自旋分布.計算結(jié)果表明,當(dāng)三層膜的硬磁相和軟磁相厚度分別為8nm和16nm左右時,在三層膜的每一層均會出現(xiàn)斯格明子（Skyrmion）結(jié)構(gòu).特別是,我們首次發(fā)現(xiàn),當(dāng)雙層膜的硬軟磁層厚度均在8nm左右時,在硬磁相和軟磁相中均會出現(xiàn)斯格明子結(jié)構(gòu),即雙斯格明子態(tài).雙層膜軟磁相出現(xiàn)斯格明子的厚度要比三層膜小很多,其對應(yīng)的斯格明子數(shù)只比三層膜小約8%.斯格明子數(shù)對硬磁相和軟磁相的磁晶各向異性常數(shù)K和交換作用常數(shù)A都比較敏感,隨著K和A的變化,體系硬磁相和軟磁相的自旋分布會在渦旋（Vortex）態(tài)和斯格明子態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化,而界面耦合常數(shù)對斯格明子數(shù)影響不大. 

【文章來源】：中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2016,46(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)(a)雙層膜體系和(b)三層膜體系模型

0°的疇壁,構(gòu)成了完整的斯格明子,此時的斯格明子數(shù)約為1;(e)圖顯示了軟磁相中心的自旋完全沿著z方向,而邊緣的自旋在x-y面內(nèi)仍有一定的分量,所以軟磁相從中心到邊緣并沒有形成一個完整的180°疇壁,形成的斯格明子結(jié)構(gòu)不如(c)圖完整,此時的斯格明子數(shù)為0.70左右.從圖2(d)和(f)看出,三層膜與雙層膜體系的情況類似,其硬磁相形成了完整的斯格明子結(jié)構(gòu),斯格明子數(shù)約為1,軟磁相也形成了斯格明子結(jié)構(gòu),斯格明子數(shù)約為0.76.與雙層膜一樣,軟磁相的斯格明子結(jié)構(gòu)不如硬磁相完整.圖1(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)(a)雙層膜體系和(b)三層膜體系模型圖.藍(lán)色正方體表示CoPt,紅色圓柱體表示Co,t表示材料厚度,上標(biāo)h和s分別表示硬磁相和軟磁相Figure1(Coloronline)Sketchesof(a)thebilayersand(b)trilayersmodels.TheblueandredpartsrepresentCoPtandCorespectively.trepresentsthethicknessofthedifferentphases,withthesuperscriptshandssymbolizingthehardandsoftphasesrespectively.

斯文靜等.中國科學(xué):物理學(xué)力學(xué)天文學(xué)2016年第46卷第3期037501-4圖2(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)CoPt(10nm)/Co(8nm)雙層膜與CoPt(10nm)/Co(16nm)/CoPt(10nm)三層膜體系橫截面和薄膜平面內(nèi)的自旋分布.(a)和(b)分別為雙層膜和三層膜體系橫截面的自旋分布;(c)和(d)分別表示雙層膜和三層膜體系的硬磁相薄膜平面內(nèi)的自旋分布;(e)和(f)分別表示雙層膜和三層膜體系的軟磁相薄膜平面內(nèi)的自旋分布(MCoPtS=5.0105A/m,CoSM=1.4106A/m,KCo=0J/m3,KCoPt=4.0105J/m3,ACoPt=1.5×1011J/m,ACo=2.5×1011J/m,ACoPt/Co=1.91011J/m)Figure2(Coloronline)Sideviewsofthespindistributionsfor(a)CoPt(10nm)/Co(8nm)bilayerand(b)CoPt(10nm)/Co(16nm)/CoPt(10nm)trilayersystems;x–yplanespindistributionsforthehardphasesof(c)thebilayerand(d)trilayersystems;x–yplanespindistributionsforthesoftphasesof(e)thebilayerand(f)trilayersystems(MCoPtS=5.0105A/m,CoSM=1.4106A/m,KCo=0J/m3,KCoPt=4.0105J/m3,ACoPt=1.5×1011J/m,ACo=2.5×1011J/m,ACoPt/Co=1.91011J/m).4膜面中垂線上自旋的角度分布為了更好地揭示雙層膜和三層膜體系內(nèi)部自旋分布的規(guī)律,我們在自旋分布的基礎(chǔ)上,計算了與圖2(c),(e),(d)和(f)對應(yīng)的自旋傾角θz隨x的變化關(guān)系,如圖3所示.雙層膜硬磁相中心處的自旋傾角(θzh)Cen=175°,邊緣處的自旋傾角(θzh)Ege=3°,從中心到邊緣處的角度差異為172°,三層膜硬磁相中心到邊緣處的角度差異為176°,相對應(yīng)的雙層膜與三層圖3(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)CoPt(10nm)/Co(8nm)雙層膜與CoPt(10nm)/Co(16nm)/CoPt(10nm)?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3231782