Роль металлической подложки в процессе релаксации намагниченности ферромагнитной наночастицы

Роль металлической подложки в процессе релаксации намагниченности ферромагнитной наночастицы

Transcript

1. Роль металлической подложки в процессе релаксации намагниченности ферромагнитной наночастицы 1 Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 Защита дипломной работы Выполнил: Акоемов А.Н. Руководитель проекта: к.ф.-м.н. Карцев П.Ф.
2. 2 Введение Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 S. Emori et al., Nat. Mater. 12, 611 (2013) K. Ryu et al., Nat. Nanotech. 8, 527 (2013) G. Chen et al., Nat. Commun. 4, 267 (2013) Homochiral (Néel) domain walls N.Romming etal., Science 341,636(2013) S.Heinze et al.,Nat.Phys. 7,713(2011) Skyrmions
3. 3 Введение Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 Зависимость компонент намагниченности ферромагнитной наночастицы от времени – результат решения уравнения Ландау-Лифшица-Гильберта. 2 | | | | eff eff dM M H M M H dt M                     
4. 4 Введение Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 Unai Atxitia Macizo ,«Modeling of ultrafast laser-induced magnetization dynamics within the Landau-Lifshitz-Bloch approach », (PhD) 1 11 10 ) 10 10 ( 2      c T H s s s    - частота прецессии c T s ) 10 10 ( 11 10     c ) 10 10 ( T 9 7 SR     - период прецессии - время спин-решёточной релаксации
5. 5 Введение Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 Карцев П.Ф., Мочалов В.А. сборник научных трудов II Международной конференции «Плазменные, лазерные исследования и технологии», с.116. М: НИЯУ МИФИ, 2016.
6. 6 Постановка задачи Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 • Цель работы: Исследовать процесс релаксации намагниченности и оценить время перемагничивания ферромагнитной однодоменной частицы, расположенной вблизи металлической (проводящей) подложки. ext H M M
7. 7 Основные уравнения Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 2 1 (jE) | j| Q dV dV      z ext E M H  Полную выделившуюся энергию можно оценить как мощность тепловых потерь за время  Полная энергия E Q   z ext E M H Q Q    Мощность тепловых потерь из уравнений Максвелла: 4 rotB j c  
8. 8 Основные уравнения Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 2 4 B B c t      Исходя из уравнения скин-эфекта 0 i t B B e Рассмотрим решения в виде 2 B i B   2 4 c    Получим уравнение 2 4 ( ) i t i t Be i Be c       Делая замену получаем
9. 9 Граничные условия Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 3 5 (Mr)r 3 | r | | r | M H   B H   1   3 5 (Mr)r 3 | r | | r | M B   Напряжённость магнитного поля от частицы: M
10. 10 Метод решения Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 Метод установления (psevdo-viscosity method)     * , , , , ,t B x y z B x y z  t   0 B t    2 B i B   2 с    Основные уравнения 2 1 | j| Q dV    4 rotB j c   Модель обезразмерена пропорционально глубине скин-слоя  2 6 r x r x r y r y r z r z r B B B B B B B B x              * * (t t) B (t) tB (t ) r r B    1 | B | n n B    
11. 11 2D изображения: Магнитная индукция Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 Пространственное распределение магнитной индукции Вид сверху Поперечный разрез A B
12. 12 Зависимость Q от расстояния d Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 График зависимости тепловых потерь от расстояния от частицы до поверхности металла (в безразмерных единицах). Вполне ожидаемо мощность потерь уменьшается и стремится к нулю с увеличением расстояния.
13. 13 Зависимость Q от расстояния d Защита дипломных проектов, НИЯУ МИФИ, июнь 2016 8 6 10 Б АТМ Б M n N       100 2 с нм     2 10 ext с H Г  10 10 z ext E M H с Q Q     2 5 1 4 cM Q Q          Для частицы Fe2 O3 поперечными размерами порядка 30 нм и частотой прецессии 1011 Гц 17 10   медь (СГС) 1,0 2,219 1,5 0,380 2,0 0,106 2,5 0,038 3,0 0,016 3,5 0,007 4,0 0,003 d Q
14. 14 Заключение  Для оценки время перемагничивания ферромагнитной однодоменной частицы, расположенной вблизи металлической (проводящей) подложки рассчитывалась зависимость мощности тепловыделения от расстояния между частицей и поверхностью подложки.  Была разработана программа для решения соответствующего уравнения для магнитного поля и токов в металле.  Для частицы Fe2 O3 поперечными размерами порядка 30 нм, расстояния до подложки 100 нм и частоты прецессии 1011 Гц (внешнее поле ~100 Гс) получена оценка времени перемагничивания ферромагнитной наночастицы: 10 10 с   
15. Спасибо за внимание!