【摘 要】
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赛道存储器是一种新型的非易失性存储器,其基本信息单元为磁性纳米线中磁畴的磁化状态,通过外加磁场或电流驱动磁畴壁运动实现信息读取。但是,电流的高热耗仍然是赛道存储器应用的关键瓶颈,近年来人们已经开始关注其它热耗低的驱动方式,比如电压/电场,自旋波和声表面波等。另一方面,过去研究集中在铁磁纳米线的畴壁运动,对于共线反铁磁体,尽管其杂散场弱,抗干扰性强,但由于缺少有效的驱动方式,很长时间没有受到关注。近
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赛道存储器是一种新型的非易失性存储器,其基本信息单元为磁性纳米线中磁畴的磁化状态,通过外加磁场或电流驱动磁畴壁运动实现信息读取。但是,电流的高热耗仍然是赛道存储器应用的关键瓶颈,近年来人们已经开始关注其它热耗低的驱动方式,比如电压/电场,自旋波和声表面波等。另一方面,过去研究集中在铁磁纳米线的畴壁运动,对于共线反铁磁体,尽管其杂散场弱,抗干扰性强,但由于缺少有效的驱动方式,很长时间没有受到关注。近十年来,自旋电子学及多铁效应的研究发展为驱动反铁磁畴壁运动提供了重要途径。基于多铁效应,利用电场诱导磁梯度各向异性能驱动反铁磁畴壁运动具有低功耗的优点。但在磁梯度各向异性能作用下,反铁磁畴壁惯性引起的变速行为以及不同速度段独特的物理效应还缺少系统的理论计算研究。相关研究对揭示电压驱动反铁磁畴壁的动力学特性至关重要,也将为研发低功耗高信息处理速度的新型磁信息器件奠定基础。首先,本论文基于反铁磁微磁学方法和刚性近似,推导了磁梯度各向异性能驱动反铁磁畴壁动力学方程。方程的解表明当各向异性梯度在300 GJ/m~4以内,畴壁速度先增大后趋于稳定,速度最高可达100 m/s以上。基于反铁磁畴壁的惯性,研究了在脉冲电压作用下,反铁磁畴壁的振荡推进行为,发现低阻尼系数对反铁磁畴壁的持续高速运动至关重要。最终基于分析力学基本原理对反铁磁畴壁的惯性进行了物理解释。我们使用原子模型进行了模拟仿真,仿真结果与理论结果吻合较好。其次,基于原子模拟,本论文研究了在高各向异性梯度（不低于800 GJ/m~4）条件下,反铁磁畴壁高速运动激发太赫兹（THz）自旋波。在高各向异性梯度下反铁磁畴壁速度急剧增大,畴壁明显展宽,并伴随有尾流型自旋波的发射,其频率在0.2 THz到0.4 THz之间,可通过电压调制。基于能量守恒解释了自旋波发射机制:畴壁在高速运动状态下,畴壁能的降低超过畴壁动能的增大,从而有一部分能量转化为自旋波的能量。该THz自旋波由电压驱动产生,为开发新型低功耗易集成的THz器件奠定了基础。
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