表面声波与磁性薄膜的相互作用

由于磁弹性耦合效应，表面声波（SAWs）已成为在具有垂直磁各向异性（PMA）的薄膜中操控畴壁（DWs）和斯格明子的一种创新且节能的手段。本论文聚焦于 SAWs 与磁性薄膜之间复杂的相互作用。首先研究了驻 SAWs 对具有 PMA 的 Ta/Pt/Co/Ir/Ta 薄膜中磁化动力学的影响。频率为 93.35 MHz 的 SAWs 使薄膜的矫顽力显著降低 21%，并将磁化反转速度提升 11 倍。驻 SAWs 引入了具有独特空间分布的动态能量势垒，在薄膜中形成条带状畴结构。利用射频信号产生 SAWs 不可避免地会在器件中引起加热效应。利用片上铂温度计，在具有 PMA 的 Ta/Pt/Co/Ta 薄膜构成的 SAW 器件中原位研究了该加热效应。在中心频率 48 MHz 的 SAWs 存在下，温度升高了 10 K。由于磁弹性耦合效应，相较于仅温度变化的情况，驻 SAWs 存在时 DW 速度显著提升，达到其 4 倍。为理解 SAW 增强的 DW 运动，对存在行 SAWs 的薄膜进行了全面的微磁模拟。研究结果表明，SAW 在 DW 内诱导的垂直 Bloch 线可同时促进 DW 脱钉扎并通过自旋旋转在 DW 处耗散能量。SAW 诱导的应变梯度可用于以无电流方式控制斯格明子运动。微磁模拟揭示，采用结合水平行波与垂直驻波的正交 SAWs，提供了一种沿期望轨迹引导斯格明子运动、避免不良类霍尔运动的有前景的方法。