Micromagnetic textures in exchange coupled-ferromagnetic multiferroic films
本研究针对多铁性器件低功耗应用需求，开展磁电-自旋轨道元件建模（重点为磁电组件）与磁化反转模拟，所提方法可分析尺寸因素、界面作用及外场对多铁性纳米元件磁态的影响。
2023-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Spin-wave stiffness and micromagnetic exchange interactions expressed by means of the KKR Green function approach
我们提出了一种计算微磁模型参数的方法，如交换刚度张量，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）以及自旋波刚度。该方案是基于完全相对论性的Korringa-Kohn-Rostoker格林函数（KKR-GF）技术，可以看作是Lichelman { \em et al.}计算结果表明，电子自旋的$D^{zα}$元的表达式与$D^{xα}$和$D^{yα}$元的表达式不同，前者是由自旋螺旋引起的能量的二阶微扰项导出的，而后者是由一阶微扰项导出的。相应的数值结果与文献中报道的使用其他计划得到的结果进行了比较。
2018-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Micromagnetic Simulations for Spin Transfer Torque in Magnetic Multilayers
利用微磁学模拟方法研究了磁性多层膜结构中的自旋转移矩。除了Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）微磁模拟器外，我们还实现了磁性多层结构的STT贡献。不仅考虑了Sloncewski STT项，还考虑了零阶、一阶和二阶类场项，并讨论了电流对奥斯特场的影响。我们确定的交换偏置合成亚铁磁参考层的自由层的开关电流密度的各种情况下。
2012-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic simulations of small arrays of submicron ferromagnetic particles
我们报告的一组亚微米铁磁颗粒的小阵列的模拟结果。偶极和交换相互作用的行为进行了定性研究，通过分析在9.37 GHz的铁磁共振谱产生的连接和未连接的粒子在阵列中的磁化强度响应作为所施加的直流磁场的函数。我们发现，在阵列中的单个粒子中观察到的磁化进动运动（在共振时）呈现出一种独特的行为（振幅失配）相比，孤立的，一个粒子的参考模拟，结果，我们归因于粒子间偶极耦合的作用。交换相互作用似乎在修改连接粒子的光谱方面发挥着重要作用，即使是通过很小的接触表面。
2008-07-12 cond-mat.mtrl-sci
The complete micromagnetic characterization of asymmetrically sandwiched ferromagnetic films
铁磁薄膜的磁性在纳米尺度下由交换刚度、各向异性和磁场的影响决定。由于表面破坏反转对称性，额外的有效手性交换在任何磁性纳米结构中无所不在。这些所谓的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interactions，Dzyaloshinskii-Moriya interactions）会微妙或间接地影响所有不均匀的磁性状态。例如，在一个示例中，DMIs引起旋转方向的手性选择，并且可以固定畴壁（DW）中的磁化的局部旋转轴。但是，它们也可以稳定完全不同的扭曲磁结构。手征Skyrmions是一种二维粒子状拓扑孤子，是这些物体中最小的一种，目前被认为是新型自旋电子器件中可能的信息载体。观察和量化的手性交换效应提供了一个突出的点，在理解磁性薄膜和其他纳米结构。一种简单可靠的方法来确定非对称薄膜的材料参数--介电常数是目前研究的关键问题。在这里，我们提出了一个实验方法来确定一套完整的微磁参数。准静态克尔显微观察DW蠕变运动和平衡的圆形磁性物体的大小与标准的磁力测量相结合，以获得一致的一组这些材料的参数在多晶磁膜系统，即CrOx/Co/Pt堆栈。这些薄膜的量化微磁模型确定的圆形磁性物体，所看到的光学显微镜，作为普通的气泡域与同手性壁。根据微磁学计算，这些薄膜中的手性Skyrmions稳定的直径在40- 200 nm范围内，太小而不能用光学显…
2017-10-19 cond-mat.mtrl-sci
A micromagnetic study of the switching dynamics of the BiFeO$_3$/CoFe heterojunction
建立了单畴BiFeO 3/CoFe异质结的开关动力学模型，并从实验结果中提取了界面交换耦合系数等关键参数。BiFeO 3/CoFe异质结中CoFe的磁序响应时间的下限理论上被量化为100 ps的量级。我们的研究结果表明，在BiFeO 3/CoFe异质结中的CoFe的开关行为是由BiFeO 3中的Neel矢量的旋转，而不是在界面处的单向交换偏置。通过与实验中的巨磁电阻（GMR）曲线和磁滞回线的比较，我们还量化了界面交换耦合系数J_int的大小为0.32 pJ/m。据我们所知，这是第一次从实验中定量地提取J_int。此外，我们证明，开关的成功率和热稳定性的BiFeO 3/CoFe异质结可以提高通过减少CoFe的厚度和增加的BiFeO 3/CoFe异质结的长宽比。我们的理论模型提供了一个全面的框架来研究的磁电性能和操纵的BiFeO 3/CoFe异质结中的CoFe的磁序。
2020-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Numerical micromagnetism of strong inhomogeneities
微磁结构的大小，如畴壁或涡旋，与铁磁体的交换长度相当。杂散场的交换长度$l_s$和磁晶交换长度$l_k$都是通常位于纳米范围内的材料相关量。这强调了与微磁性的介观性质相关的理论挑战：磁性结构比原子晶格常数大得多，但同时比样品尺寸小得多。在计算机模拟中，最小交换长度用作可容许的最大单元尺寸的估计，以防止明显的离散化误差。在磁化变得特别不均匀的特殊情况下，这条一般规则是无效的。当这种强烈的非均匀结构的发展，微磁模拟不可避免地包含系统和数值误差。建议将微磁理论与海森堡模型相结合来解决这些问题。我们分析的情况下，强烈不均匀的结构构成限制标准的微磁模拟，所产生的基本方面，以及从数值缺陷。
2014-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Three-axis torque investigation of interfacial exchange coupling in a NiFe/CoO bilayer micromagnetic disk
本文利用三轴纳米机械谐振器同时测量NiFe/CoO双层微磁盘的三个正交力矩分量，研究界面交换耦合各向异性及旋转磁滞中的训练效应，并用宏自旋LLG方程参数拟合解释旋转回线特征。
2022-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic description of twisted spin spirals in the B20 chiral magnet FeGe from first principles
利用经典Heisenberg交换和Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用模型，我们证明了B_（20）FeGe手征磁体的基态是由晶体的不同亚晶格形成的扭曲螺旋自旋密度波的叠加。这种扭曲的自旋密度波在相同的方向上传播，但具有不同的相位和不同的旋转轴方向。我们推导出一个先进的微磁表达式描述这种磁性结构的交换和DM相互作用。通过采用基于密度泛函理论的第一性原理计算和我们的微磁模型，我们证明了B20 FeGe中自旋螺旋扭曲的量级与整体螺旋的量级相同.虽然扭曲螺旋的基态与FM态之间的能量差与实验结果很好地一致，但对于没有扭曲的自旋螺旋，它小三倍。此外，我们验证了我们的结果，采用自旋动力学模拟。这就需要新的实验来探索B20手征磁体的基态性质。
2021-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic Study of the Dipolar-Exchange Spin Waves in Antiferromagnetic Thin Films
该研究通过微磁学方法探究反铁磁薄膜中偶极耦合对自旋波色散的影响，揭示了不同奈耳矢量取向与波矢相对关系下的色散支分组、偏振特性及杂化规律，完善了反铁磁自旋波的理论认知。
2025-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vortex states in patterned exchange biased NiO/Ni samples
利用超导量子干涉仪和微磁学模拟研究了交换偏置NiO/Ni正方形阵列的磁化反转。正方形的边长为0.5、1.5和3.0 $μ$ m。NiO/Ni结构表现出涡旋状磁滞回线和微磁学计算表明，这一功能是由于几个涡旋成核的岛屿。此外，与相同的连续NiO/Ni层相比，对于边长为1.5 $μ$ m的正方形的阵列，交换偏置场的符号改变。我们将涡旋形核和交换偏置场的变化归因于形状和单向各向异性之间的相互作用。
2009-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Exchange Bias in Ferromagnetic/Compensated Antiferromagnetic Bilayers
采用微磁自旋动力学方法，对铁磁/补偿反铁磁双层膜中的交换偏置机制进行了定量计算.同时考虑了低Neel温度和高Neel温度的反铁磁体，发现只有在低Neel温度的情况下才有负向正电子束的交叉。我们认为，在FM/补偿AFM双层膜中的EB机制是由于AFM的对称性破缺产生了一些净铁磁成分。
2001-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Periodic phase diagrams in micromagnetics with an eigenvalue solver
提出基于有限元和特征值求解器求解周期性线性化LLG方程的方法，可处理任意维度周期性三维问题，为分析复杂微磁结构中的自旋波传播与局部共振提供色散图。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Micromagnetics of ferromagnetic/antiferromagnetic nanocomposite materials. Part II: Mesoscopic modeling
本文采用介观微磁学方法模拟 Heusler 型 FM/AFM 纳米复合材料，证明多晶 AFM 基体及交换相互作用可解释迟滞回线及其垂直偏移。
2023-09-29 cond-mat.mtrl-sci
MuMax: a new high-performance micromagnetic simulation tool
我们提出了MuMax，一个通用的微磁模拟工具上运行的图形处理单元（GPU）。MuMax专为高性能计算而设计，特别针对大型模拟。在这种情况下，与NIST开发的基于CPU的OOMMF程序相比，可以轻松获得100倍以上的加速比。MuMax的目标是通用和广泛适用。它解决了经典的Landau-Lifshitz方程考虑到静磁，交换和各向异性的相互作用，热效应和自旋转移力矩。可以选择性地施加周期性边界条件。可以采用使用二维或三维中的有限差分的空间离散化。MuMax作为开源软件公开提供。因此，社区可以自由使用和扩展。由于其高计算性能，MuMax应该开辟了运行广泛的模拟的可能性，这将是典型的基于CPU的模拟器几乎无法访问。
2011-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Theory of Magnetic Properties and Spin-Wave Dispersion for Ferromagnetic (Ga,Mn)As
本文提出了铁磁稀磁半导体（Ga，Mn）As的长波磁性的微观理论。的主机半导体能带结构的细节，所描述的六带科恩-Luttinger哈密顿量，被考虑在内。我们将我们的量子力学计算的经典微磁能泛函和确定各向异性能量和交换常数。我们发现，交换常数是大大增强相比，抛物型重空穴带模型的情况下。
2001-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Bi-domain state in the exchange bias system FeF2/Ni
独立交换偏置子系统可以共存于FeF 2/Ni双层膜后，各种场冷却协议。我们发现双磁滞回线的中间冷却领域，而对于小或大的冷却领域的负或正移动的单回路，分别遇到。子环和单环具有相同的交换偏置场的绝对值，μ_0H_E = 0.09T。这表明反铁磁体分裂成两个符号相反但作用于铁磁体的偏置幅度相等的磁子系统。在这种情况下，铁磁体不经历来自反铁磁体的平均偏置，而是经历两个独立的子系统（“双畴”状态）。这一想法得到了包括反铁磁效应在内的微磁模拟的证实。我们还提出了实验，这些反铁磁的“域”边界的热激活运动可以实现。
2005-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Exchange bias without directional anisotropy in Permalloy/CoO bilayers
我们利用横向交流磁化率测量来表征铁磁坡莫合金（Py）和反铁磁CoO的原型交换偏置双层的磁各向异性。单向各向异性观察薄Py，但变得可以忽略不计，在较大的Py厚度，即使磁滞回线的方向不对称性仍然显着。额外的磁电测量，磁光成像，以及微磁模拟表明，这些令人惊讶的行为可能与自旋翻转分布的不对称性在CoO中创建的Py磁化反转，这有利于后者的旋转回到其场冷却方向。我们的研究结果提出了新的可能性，有效地实现多稳态纳米磁系统的神经形态应用。
2021-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange bias in Co/CoO core-shell nanowires: Role of the antiferromagnetic superparamagnetic fluctuations
报道了Co（<D>=15 nm，<L>= 130 nm）纳米线的磁性。在氧化丝中，我们测量到低于T ~ 100 K的0.1 T量级的大交换偏置场。铁磁核和反铁磁CoO壳之间的交换偏置的开始伴随着0.2 T的矫顽力下降，这导致在$\sim100$ K处的矫顽力最小。磁化弛豫测量显示的磁粘度S的温度依赖性，这是一致的CoO晶粒在表面处的体积分布。我们建议，超顺磁性波动的反铁磁CoO壳层中发挥关键作用的翻转的纳米线的磁化和解释的双磁性下降。这得到了微磁模拟的支持。这种行为是特定于具有大的形状各向异性的1D系统的几何形状，并且先前在具有高对称度和低折射率的0 D（球体）或2D（薄膜）系统中未观察到。这项研究强调了原子力显微镜的超顺磁性波动的交换偏置机制的重要性。
2009-08-31 cond-mat.mtrl-sci
The origin of exchange bias in multigranular non-collinear IrMn$_3$/CoFe thin films
反铁磁自旋电子器件由于其超快动力学和高数据密度而具有优于传统铁磁器件的潜力。设计这些装置的一个挑战是控制和检测反铁磁体的取向。实现这一目标的最有希望的方法之一是通过交换偏置效应。这在大规模多颗粒器件中特别重要。由于大的系统尺寸，以前，只有微磁模拟是可能的，这些具有反铁磁各向异性方向的假设分布。在这里，我们使用一个原子模型，其中的反铁磁各向异性方向的分布自然发生和交换偏置发生由于反铁磁的内在无序。我们进行大规模的模拟，产生现实的交换偏差值。我们发现一个很强的温度依赖性的交换偏置，它接近零的阻断温度，而在阻断温度的反铁磁体的磁滞回线由于超顺磁性翻转的磁性有一个峰值。我们发现从反铁磁界面的几何模型预测的交换偏置之间有很大的差异，表明在多颗粒交换偏置系统的晶粒边缘效应的重要性。的晶粒尺寸的依赖性示出了预期的峰值，由于小晶粒的超顺磁性之间的竞争和减少的统计不平衡的界面自旋的数量为较大的晶粒尺寸。我们的模拟证实了每个晶粒内存在单一的反铁磁畴。该模型提供了深入了解交换偏置的物理起源，并提供了一条路线，开发优化的纳米反铁磁自旋电子器件。
2020-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Effective Field Model of Roughness in Magnetic Structures
一个有效的场模型在这里介绍的微磁学配方，研究粗糙度的磁结构，通过考虑子交换长度粗糙度水平作为一个扰动的光滑结构。这使得粗糙度的贡献被分离，这被发现引起一个有效的配置各向异性的边缘和表面粗糙度，并准确地模拟其效果与粗糙度深度的精细控制，而不明确需要细化的计算单元格大小，以适应粗糙度轮廓。该模型进行了验证与直接粗糙化结构的一系列磁化开关和畴壁迁移率模拟比较，发现是在良好的协议粗糙度水平的交换长度。该模型被进一步应用到涡畴壁流动性模拟与表面粗糙度，这是显着修改畴壁运动，并导致动态钉扎和随机蠕变效应。
2015-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Disorder-induced mechanism for positive exchange bias fields
我们提出了一种机制来解释磁性双层系统的正交换偏置现象。该机制是基于在一个无序的界面上形成的磁畴壁在场冷却（FC），诱导对称性破缺的反铁磁体，而不依赖于任何特设的假设之间的耦合铁磁（FM）和反铁磁（AFM）层。畴壁是FM和AFM之间界面处的无序的结果，其降低了该区域中的有效各向异性。我们表明，所提出的机制解释了几个已知的实验事实在一个单一的理论框架。这一结果得到了微观海森堡模型的蒙特卡罗模拟、零温下的微磁学计算和有效伊辛类唯象模型的平均场分析的支持。
2013-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Material systems for FM-/AFM-coupled skyrmions in Co/Pt-based multilayers
通过基于密度泛函理论的系统的第一性原理计算，我们寻找合适的材料，可以容纳反铁磁耦合skyrmion。本论文主要研究面心立方（111）取向金属$Z$ /Co/Pt（$Z=4d$系列：Y $-$ Pd，贵金属：Cu、Ag、Au，后贵金属：Zn和Cd）磁性多层膜的单原子厚度。我们提出了磁性的定量趋势：磁矩，层间交换耦合，自旋刚度，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，磁各向异性，和临界温度。我们发现，一些$Z$元素（Zn，Y，Zr，Nb，Tc，Ru，Rh和Cd）可以诱导磁性Co层之间的反铁磁层间耦合，并且它们影响易磁化轴。采用多尺度的方法，我们转移的微磁参数确定从$ab$ $initio$的微磁能量泛函和搜索一维自旋螺旋的解决方案和二维skyrmions。我们通过数值求解skyrmion轮廓方程来确定skyrmion半径。我们发现了一个解析表达式的skyrmion半径，涵盖了我们的数值计算结果，是有效的一个大的制度的微磁参数。基于这个表达式，我们提出了一个模型，允许外推从$ab$ $initio$结果的单原子膜的多层膜与Co膜组成的几个原子层含有$10\,$纳米skyrmions。我们发现厚度制度的微小变化的薄膜厚度可能会改变skyrmion半径的数量级。我们估计了skyrmion的大小作为温度的函数，并发现大小可以很容易地从低温到室温翻倍。我们建议有前途的材料系统的铁磁…
2020-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Signatures of quartic asymmetric exchange in a class of two dimensional magnets
在具有三角棱柱对称性的二维磁体中，如Fe $_3$ GeTe $_2$单层中，自旋的间接四次相互作用起着重要的作用.所提出的相互作用是由在磁化梯度是线性的微磁能。这些术语使得非共线磁性织构的稳定性成为可能。我们研究了在各向异性和外加磁场存在下，磁振子谱中四次相互作用的特征。我们还展示了如何磁螺旋，这是由建议的相互作用，可以通过外部场操纵。我们的分析是基于对称性的考虑，并可以用来量化的四次相互作用强度的磁性单层的实验。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Scaling in Magnetic Neutron Scattering
University of Luxembourg（卢森堡大学）
本研究在块状铁磁体介观磁微结构中发现标度律，提出含磁场相关交换长度与各向异性贡献的标度长度$l_C(H)$，经中子散射实验验证其普适性，为磁性材料微结构分析提供新框架。
2025-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
