非均匀超薄磁性层磁化特性建模的多尺度方法
材料科学
2024-10-24 v1
摘要
我们报告了用于模拟非均匀超薄铁膜静态和动态磁性能的自旋原子计算。下一代自旋电子器件中的活性磁性层变得非常薄，以至于它们在低尺度上表现出不同程度的粗糙度，使其在磁性上不均匀。我们提出了一种多尺度方法，逐步从粗糙的原子尺度系统过渡到宏观自旋集合。通过研究相互接触的纳米级原子岛，我们证明了超薄粗糙层可以用一组宏观自旋来描述，这些宏观自旋通过类海森堡交换相互作用耦合，该相互作用由连接这些岛的纳米收缩的存在和形状驱动。我们表明，0 K下的磁化动力学受到这种表面形态的强烈影响，因为典型超薄铁层的共振频率可能因不均匀性而下降多达一个数量级。此外，我们使用蒙特卡洛模拟确定了不同形态参数下的铁磁-顺磁和自旋重取向转变温度，并展示了纳米收缩和原子团簇形状如何改变这些转变温度。我们的结果证明了考虑具有显著粗糙度的超薄结构形态的可能性。我们相信，我们的方法使得能够尽可能接近实验现实地对完整器件进行建模。
引用
@article{arxiv.2410.17638,
title = {Multiscale approach for modeling magnetization properties of inhomogeneous ultrathin magnetic layers},
author = {Julien Mordret and Jean-Christophe Le Breton and Gabriel Delhaye and Bruno Lépine and Philippe Schieffer and Sylvain Tricot},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.17638},
year = {2024}
}