磁性斯格明子由于具有拓?fù)浞�(wěn)定性、尺寸小(約3至500 nm)以及超低閾值驅(qū)動力等優(yōu)點(diǎn)而受到了廣泛關(guān)注,在未來自旋電子學(xué)器件例如磁斯格明子賽道存儲器和邏輯器件等具有良好的應(yīng)用前景。另一方面,光以光學(xué)渦旋的形式攜帶和傳遞軌道角動量的能力也引發(fā)了諸多探索。本文利用微磁學(xué)模擬研究了在拉蓋爾-高斯型渦旋光場的作用下磁斯格明子的動力學(xué)特征,對軌道角動量轉(zhuǎn)移效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)分析。在此基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)有電流驅(qū)動磁斯格明子的弊端以及材料缺陷的阻礙作用,提出了使用渦旋光束來操縱磁斯格明子以規(guī)避斯格明子霍爾效應(yīng)的影響,并且利用渦旋光充當(dāng)“光鑷”翻越大尺度的缺陷從而避免被其捕獲。首先,研究了在拉蓋爾-高斯型渦旋光作用下磁斯格明子的動力學(xué)過程,即圍繞光軸做周期性的圓周運(yùn)動。這一運(yùn)動的速度和渦旋光的軌道角動量量子數(shù)以及頻率有直接關(guān)系:在文中所研究的磁性系統(tǒng)中,當(dāng)光場軌道角動量量子數(shù)為+5,頻率為1.5 GHz時磁斯格明子的速度達(dá)到51.8 m s~(-1)的最大值。此外,還模擬了溫度對磁斯格明子結(jié)構(gòu)的影響:當(dāng)溫度低于200 K時磁斯格明子結(jié)構(gòu)完整,超過這個溫度磁結(jié)構(gòu)會遭到破壞。為了證實(shí)軌道角動量轉(zhuǎn)移機(jī)制的適用性,本文還探究了利用渦旋光驅(qū)動布洛赫型斯格明子以及磁泡的過程,并且發(fā)現(xiàn)前者依舊可以做周期性回旋運(yùn)動,而后者則由于本身沒有拓?fù)浔Ｗo(hù)使得磁結(jié)構(gòu)發(fā)生了不可逆的形變。其次,本文還對渦旋光場驅(qū)動磁斯格明子翻越大尺度缺陷進(jìn)行了模擬,結(jié)果表明磁斯格明子可以僅用11.5 ns的時間便可以翻越缺陷且不被捕獲;接著分析了點(diǎn)缺陷對于磁斯格明子運(yùn)動的影響,發(fā)現(xiàn)光場系數(shù)大于1.2×10~(-4)T m~(1/2)時點(diǎn)缺陷不會影響其運(yùn)動,而小于這一值時點(diǎn)缺陷會使磁斯格明子湮滅。在模擬的基礎(chǔ)上,本文還提出了兩種解決磁斯格明子器件化問題的思路,其一是使用渦旋光驅(qū)動的環(huán)形賽道來運(yùn)輸斯格明子,另一種是結(jié)合電流和光場來協(xié)同操縱磁斯格明子運(yùn)動。最后,本文研究了拉蓋爾-高斯型渦旋光驅(qū)動反鐵磁斯格明子的運(yùn)動過程。結(jié)果表明在邊長為300 nm的正方形薄膜中,反鐵磁斯格明子的運(yùn)動速度最高可以達(dá)到1400 m s~(-1);同時,若將正方形薄膜替換為圓形薄膜,其運(yùn)動速度可以獲得進(jìn)一步的提升。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O441.2
【部分圖文】：

典型的磁斯格明子構(gòu)型

多種磁斯格明子的激發(fā)方式

MOKE顯微鏡觀測的脈沖電流驅(qū)動磁斯格明子運(yùn)動[34]
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本文編號：2859622