Current-Driven Domain-Wall Dynamics in Curved Ferromagnetic Nanowires
研究了在塞曼场作用下，电流诱导纳米线中畴壁的运动。从微磁模型出发，我们推导出一个解析解，它的特点是畴壁运动作为一个谐波振荡。该解决方案将微磁材料参数与谐振子的动力学特性相关联，即，畴壁质量、共振频率、阻尼常数和作用在壁上的力。对于具有强曲率的导线，壁的偶极矩以及壁的几何形状影响振子的本征模。基于这些结果，我们建议实验的材料参数，否则难以访问的确定。数值计算证实了我们的解析解，并显示其局限性。
2006-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics of endotaxial silicide nanowires
自组织硅化物纳米线被认为是未来纳米电子学的主要组成部分，并得到了广泛的研究。在纳米结构中，晶格振动波（声子）与大块晶体中的晶格振动波（声子）严重偏离，这导致了热力学、弹性、电子和磁性的异常。因此，这些材料的物理性质的透彻理解需要作为纳米线尺寸的函数的晶格动力学的全面调查。我们对内轴FeSi $_2$纳米线进行了系统的晶格动力学研究，形成了亚稳态的表面稳定的$α$ -相，它们面内嵌入Si（110）表面。纳米线的平均宽度范围为24至3 nm，它们的长度范围为几个$μ$ m至约100 nm。Fe-部分声子态密度，通过核非弹性散射得到的，表现出扩大的光谱特征与减少纳米线宽度。沿着纳米线和穿过纳米线获得的实验数据揭示了显著的振动各向异性，其起源于Si（110）表面上的四元$α$ -FeSi $_2$晶胞的特定取向。第一性原理计算的结果与实验数据完全一致，并允许一个全面的理解的晶格动力学的内轴硅化物纳米线。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalies in the switching dynamics of C-type antiferromagnets and antiferromagnetic nanowires
反铁磁体（AFM）被广泛认为是优于铁磁体在自旋电子学，因为它们的高稳定性，由于极小的杂散场。因此，预期AFM的序参量应始终沿结晶各向异性的易轴排列。与此相反，传统的智慧，我们发现，原子力显微镜序参量开关远离易轴低于临界各向异性强度时，原子力显微镜是适当的定制成纳米结构。开关时间随阻尼的增加先减小后增大。在临界各向异性之上，AFM序参量是稳定的，并且在微波激发下进动。然而，即使对于低至0.01的磁阻尼，吸收峰也不在共振频率处。为了解决这些异常现象，我们首先确定了偶极相互作用的隐藏作用，重建纳米系统的能量景观，并提出了一个阻尼非线性摆模型来解释开关行为。在这个框架中，第二个异常出现时，AFM是接近欠阻尼和过阻尼阶段之间的边界，其中所观察到的吸收线形具有小的品质因数，因此是不可靠的。研究结果对利用共振技术提取磁参数具有重要意义。
2019-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Domain wall motion of magnetic nanowires under a static field
研究了在沿纳米线轴向的静磁场作用下，头对头磁畴壁（DW）和尾对尾磁畴在磁性纳米线中的传播。从能量的角度出发，得到了DW速度与DW结构的关系。阐明了能量耗散在场驱动DW运动中的作用。也就是说，场只能通过阻尼来驱动畴壁沿场方向传播。没有阻尼，DW不能沿着导线传播。与常识相反，DW速度通常与能量耗散速率成比例，并且需要找到一种方法来增强能量耗散以增加传播速度。该理论还对DW速度的线宽依赖性和Walker击穿场以外的速度振荡现象提供了一个自然的解释。
2008-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Fabrication of Conducting Si Nanowire Arrays
超晶格纳米线图案转移（SNAP）技术的最新发展允许以超出竞争方法的直径、间距、纵横比和规则性制造纳米线阵列。在这里，我们报告的制造导电硅纳米线阵列的线宽和间距分别为10-20 nm和40-50 nm，和电阻率值相媲美的散装通过选择适当的绝缘体上硅衬底，仔细的反应离子蚀刻，和旋涂玻璃掺杂。这些结果有望实现有趣的纳米电子电路和器件，包括化学和生物传感器，分子电子学的纳米级镶嵌，和超密集场效应晶体管（FET）阵列。
2004-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
CoB/Ni-Based Multilayer Nanowire with High-Speed Domain Wall Motion under Low Current Control
通过磁输运测量间接观察到CoB/Ni基纳米线在（1.12 \pm 0.8）\times 10^{11} A m^{-2}的低电流密度驱动下磁畴壁的自旋转移矩运动.在阈值电流密度下测得零场时的高DW速度为85 \pm 4 m/s。当电流密度增加到2.6 \times 10^{11} A m^{-2}时，DW速度增加到197 \pm 16 m/s，然后在高电流密度区域快速下降，这归因于低阻尼因子和弱钉扎下的非绝热自旋转移力矩。B原子的加入降低了Co层的饱和磁化强度、Gilbert阻尼因子和钉扎点密度，使CoB/Ni多层纳米线更适合于实际应用。
2012-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A Molecular Mechanics Study of Morphologic Interaction between Graphene and Si Nanowires on a SiO2 Substrate
在本文中，我们研究了石墨烯和硅纳米线在二氧化硅衬底上的形态相互作用，使用分子力学模拟。考虑两种情况：1）在SiO2衬底上由单个Si纳米线插层的石墨烯纳米颗粒，和2）在SiO2衬底上由平行均匀图案化的Si纳米线阵列插层的毯覆石墨烯薄片。从这两种情况的模拟结果中出现了各种石墨烯形态，其被示出取决于两种几何参数（例如，石墨烯纳米线宽度、纳米线直径和纳米线间距）和材料性质（例如，石墨烯-纳米线和石墨烯-基底结合强度）。虽然本研究中原子级分辨率的定量结果可以进一步用于确定石墨烯在形态调控下的电子性质变化，但本研究的定性理解可以扩展到帮助探索其他材料系统中的石墨烯形态。
2011-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fast domain wall propagation under an optimal field pulse in magnetic nanowires
我们在Landau-Lifshitz-Gilbert方程的框架下研究了磁场驱动的磁畴壁在磁性纳米线中的传播。我们提出了一种新的策略，通过使用与DW传播同步的最佳空间相关场脉冲来加速DW在单轴磁性纳米线中的运动。取决于阻尼参数，DW速度可以增加约两个数量级的静态均匀场的标准情况相比。此外，在最佳场脉冲下，纳米线中的总磁能的变化与DW速度成正比，这意味着快速的能量释放对于DW的快速传播是必不可少的。
2010-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Collective spin excitations in bi-component magnonic crystals consisting of bi-layer Permalloy/Fe nanowires
在发展中的磁振子领域，通过具有不同磁性的材料的适当组合及其在亚微米尺度上的纳米结构来实现自旋波传播的剪裁是非常重要的。我们已经利用深紫外光刻，结合倾斜阴影沉积技术，制造紧密间隔的双层纳米线（NW）的阵列，间隔d=100 nm和周期a=440 nm，具有底部和顶部层分别由坡莫合金和铁制成。NW具有矩形截面（相等宽度的底层和上层）或L形截面（一半宽度的上层）。利用布里渊光散射技术测量了上述双层纳米线阵列中集体自旋波激发的频散，同时在倒易空间的三个布里渊区上垂直于线长扫描波矢量。对于矩形NW，最低频率基本模式，其特征在于跨NW宽度的动态磁化的幅度的准均匀分布，表现出相当大的和周期性的频率分散。类似的色散模式也存在于L形纳米线中，但模式振幅集中在纳米线的薄侧。分析了与上述基模相关的磁振子带的宽度和中心频率，表明两者都可以通过改变外加场来调谐。此外，对于L形的NW，它示出，也有第二色散模式，在较高的频率，其特征在于集中在NW的厚侧的振幅。这些实验结果已被定量再现的原始数值模型，其中包括二维格林函数的动态磁化和层间交换耦合层间的偶极场。
2016-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current induced torques and interfacial spin-orbit coupling: Semiclassical Modeling
在由铁磁层和具有强自旋轨道耦合的非磁性层组成的双层纳米线中，电流对磁化产生的转矩超过在简单铁磁纳米线中发现的转矩。由此产生的磁动力学似乎需要转矩，可以分为两个方面，阻尼类和场类。类阻尼扭矩通常源自描述体自旋霍尔效应和自旋转移扭矩的模型，而类场扭矩通常源自描述界面自旋-轨道耦合的Rashba模型。我们推导出一个模型的基础上，统一这些方法的玻尔兹曼方程。我们还考虑近似的玻尔兹曼方程，漂移扩散模型，定性再现的行为，但定量未能再现的结果。我们表明，玻尔兹曼方程与物理上合理的参数可以匹配的扭矩为任何特定的样品，但在某些情况下，它无法描述实验观察到的厚度依赖性。
2013-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adiabatic Domain Wall Motion and Landau-Lifshitz Damping
最近的理论和测量的磁性纳米线中的电流驱动的畴壁的速度重新打开了未解决的问题，是否朗道-Lifshitz阻尼或吉尔伯特阻尼提供了更自然的描述耗散磁化动力学。在本文中，我们认为（在过去）实验不能区分两者，但朗道-Lifshitz阻尼提供了最物理上合理的解释的运动方程。从这个角度来看，（i）绝热自旋转移力矩占主导地位的动态与非绝热效应的小修正;（ii）阻尼总是降低磁自由能，和（iii）阻尼的微观计算变得与一般的统计和热力学考虑一致。
2007-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Domain Wall Magnetoresistance of Co Nanowires
使用密度泛函理论内实现的紧束缚线性松饼锡轨道方法，我们进行计算的铁磁独立的fcc Co线的电子，磁性和输运性质的直径可达1.5 nm。我们发现，有限尺寸效应在这些纳米线中起着重要的作用，导致电子电荷的振荡行为和作为线厚度的函数的磁化强度，以及自旋相关的量子化电导的非单调行为。我们计算了夹在两个半无限钴导线之间的有限宽度的自旋螺旋区域的磁畴壁（DW）的磁阻（MR）。我们发现，DW MR下降非常迅速，在几个原子间层的尺度上，随着DW宽度的增加。最大的MR值约为250%的预测为一个突然DW的单原子线。我们发现，对于某些能量值，态密度和电导可能是非零的，只有在一个自旋通道，使MR突变DW无限大。我们还表明，对于突然DW一个大的MR可能会发生由于两个自旋子带之间的杂交横跨DW接口。然而，我们没有发现这样的行为在费米能量的Co线考虑。
2005-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic analysis of magnetic noise in ferromagnetic nanowires
我们采用微磁学模拟方法研究了具有和不具有畴壁的磁性纳米线中的磁热噪声。由随机热涨落场引起的磁热噪声给出了与磁化率有关的重要物理量。我们发现畴壁的共振频率与磁畴本身的共振频率是有区别的。对于没有畴壁的单畴，共振频率很好地描述了由Kittel的公式考虑铁磁试样作为一个简单的椭圆体与退磁因子为各种线的宽度和厚度。然而，来自磁畴壁的附加谐振频率显示了线宽度和厚度的不同依赖性。这意味着畴壁内的自旋具有不同的有效场和自旋动力学。
2010-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Current driven magnetization dynamics in ferromagnetic nanowires with Dzyaloshinskii-Moriya interaction
本文研究了具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya）的细长铁磁线中的电流感生磁化动力学。我们发现一个螺旋畴壁配置的磁化强度，并获得一个解析表达式的畴壁的宽度作为相互作用强度的函数。我们的研究结果表明，超过一定值的diela畴壁配置不能存在于线。低于此值，我们确定了小电流的畴壁动力学，并计算了畴壁沿导线的漂移速度。我们发现，抑制的最小值的电流所需的移动域壁。根据它的符号，磁电阻增加或减少畴壁漂移速度。
2009-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Waves in a Periodically Layered Magnetic Nanowire
在“有效介质”近似下，对圆柱形周期结构磁性纳米线（圆柱形磁振子晶体）中自旋波的频谱和阻尼进行了简单的理论推导.的“有效”的磁性参数的依赖性上的各个层的参数示出是不同的算术平均超过超晶格的体积。所得到的公式可以首先应用于在第一允许带的结构中的自旋波色散的描述;其次在自旋波谱的任意部分中具有带隙的磁振子晶体的设计中。
2005-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Intrinsic switching field distribution of arrays of Ni80Fe20 nanowires probed by $\mathit{in\, situ}$ magnetic force microscopy
利用磁力显微镜（MFM）研究了电沉积在聚碳酸酯膜上的不同直径（40、50、70和100 nm）的弱堆积铁磁性Ni 80 Fe 20纳米线阵列的磁化反转过程。对于这种低堆积密度的纳米磁体，相邻线之间的偶极相互作用可以忽略不计。本征开关场分布已被提取从原位MFM图像和它的宽度被发现是相当小的比密集的纳米线阵列。
2013-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Ferromagnetic Stability in Cu Doped Passivated GaN Nanowires
采用密度泛函方法研究了GAN：Cu纳米线的室温铁磁性。我们的研究结果表明，两个铜掺杂剂是最稳定的，当他们彼此接近。与块状GAN：Cu相比，我们发现Cu掺杂纳米线的磁化和铁磁性强烈增强，因为Cu td带的带宽由于NW的1D性质而减小。表面钝化被证明是至关重要的，以维持GAN：Cu纳米线的铁磁性。这些发现与实验观察结果非常一致，并表明这种类型的系统中的铁磁性可以通过控制主体材料的尺寸或形状来调节。
2008-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Fast domain wall propagation in uniaxial nanowires with transverse fields
在沿其轴向的磁场下，单轴纳米线中的畴壁运动比完全各向异性的情况慢得多，通常慢几个数量级（无量纲吉尔伯特阻尼参数的平方）。然而，随着横向于导线的磁场的增加，这种行为急剧逆转;直到临界场强，类似于Walker击穿场，单轴导线中的畴壁比完全各向异性导线（没有横向场）中的畴壁传播得更快。超过这个临界磁场强度，旋进运动开始，平均速度减小。我们的结果是基于领先的顺序解析计算的速度和临界场以及数值解的Landau-Lifshitz-Gilbert方程。
2013-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other math-ph
Domain wall mobility, stability and Walker breakdown in magnetic nanowires
本文给出了在外加磁场和电流的共同作用下，厚度和/或横向尺寸减小的磁结构中单个180 °畴壁的速度的解析计算。对于厚膜中场致畴壁传播的情况，得到了两种具有不同迁移率的运动区域，低于和远高于所谓的Walker场。此外，对于电流感应运动的情况，可以定义类沃克电流密度阈值。当系统的尺寸变得与畴壁宽度相当时，阈值场和电流密度（说明壁的内部结构稳定性）由占限制的相同几何退磁因子减小。这指出了这样一个事实，即在扩展的场/电流范围内的速度依赖性和沃克击穿的知识是强制性的得出结论的现象学吉尔伯特阻尼参数调谐的磁化动力学。
2007-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Soliton Solution for the Spin Current in Ferromagnetic Nanowire
研究了单轴铁磁纳米线中自旋极化电流的周期解和单孤子解的相互作用。自旋电流周期解的振幅和波数分别对孤子解的宽度、速度和振幅有不同的贡献。此外，我们还发现，只有在适当的条件下，孤立子才能被捕获。最后分析了调制不稳定性，讨论了周期解背景下自旋流暗孤波的传播。在某些特殊情况下，该解可表示为周期解与孤子解的线性组合。
2007-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Nucleation and high-density packing of 360° domain walls on planar ferromagnetic nanowires by using circular magnetic fields
我们提出了一种机制的成核和高密度堆积的360°畴壁的平面铁磁纳米线，100 nm宽，通过使用圆形磁场。与180° DW相比，来自360° DW的杂散场的范围是有限的，这允许它们在潜在的数据存储设备中比180° DW更密集地封装。我们使用微磁模拟来展示360° DW的高密度包装，使用一系列矩形16 x 16 nm 2的凹口作为纳米线上的局部钉扎位点。对于这些凹口，DW之间的最小间距为240 nm，对应于每微米4 DW的360° DW堆积密度。理解360° DW的拓扑性质使我们能够理解它们在所提出的几何结构中的形成和湮灭。相邻的360° DW具有相反的环流，并且更近的间距导致相邻壁破裂成180° DW并湮灭。
2015-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic force microscopy study of the switching field distribution of low density arrays of single domain magnetic nanowires
在本工作中，我们报告的原位磁力显微镜（MFM）研究的磁化反转的二维阵列的铁磁性Ni 80 Fe 20和Co 55 Fe 45纳米线（NW）具有不同的直径（40，50，70和100 nm）沉积在低孔隙率（P<1%）的纳米多孔聚碳酸酯膜。在这样的阵列中，纳米线彼此充分隔离，使得可以忽略长程偶极相互作用。对同一点不同磁化状态下的MFM实验进行了分析，确定了开关场分布（SFD）。从MFM图像获得的磁化曲线是相对方形的。与高密度阵列相比，SFD宽度更窄。曲线的弱增宽可归因于NW本征SFD。的直径和组成的铁磁性NW的影响进行了研究。
2013-04-23 cond-mat.mtrl-sci
