1。2畴壁运动现象

铁磁纳米线中由外加自旋极化电流驱动的磁性畴壁的运动行为是比较复杂的，因此在本篇论文中，我主要研究一类相对简单的问题，即超薄磁性薄膜中由外加磁场驱动下磁性畴壁的运动，主要关注钉扎相变。关于这一课题的研究，早在90年代T。Nattermann等人就做了一系列的理论性探讨，发现磁性畴壁的运动过程存在着各种相变的现象以及它们所满足的规律。直到近十五年W。Kleemann等人才用实验的方法证实了在铁磁材料 、 与铁电材料 、 和 中确实存在相变现象，并且在定性上其和理论预言的结果一致，而在定量上则需引入一些修正才能使实验结果和理论相吻合。为了更好的检验畴壁运动的理论和摆脱实验条件的限制，在本论文中我将使用数值模拟的方法来系统地考察在超薄磁性薄膜中的畴壁动力学，并把模拟结果与实验结果和理论预言相比较。来自优Y尔L论W文Q网wWw.YouERw.com 加QQ7520~18766

根据相变理论，外加的驱动磁场会破坏伊辛系统自旋翻转的上下对称性，从而导致有序-无序相变消失。此时人们不再关注于磁化强度的行为，而只关注磁性畴壁在驱动外场的作用下是否发生运动，即钉扎问题。通俗地说，因为实验中存在着环境噪音、掺杂以及各种几何缺陷，用小的驱动外场不足以驱使畴壁运动，这样的畴壁运动状态就被称为钉扎状态。只有当驱动外场强度大于临界值 时，畴壁才会以恒定的速度运动，即我们所说的滑动态。而钉扎相变则介于这两者之间，为动力学相变，也没有所谓的平衡态的概念，如图1。1所示。其序参数是畴壁的运动速度 ，可以通过对磁化强度 的求导得出。由于钉扎相变要比有序-无序相变复杂得多，并且也不易于研究，所以在实验中人们只研究磁性畴壁的粗糙化程度和稳态时畴壁运动速度 随外磁场强度和系统温度变化的行为，而很少对钉扎相变现象本身进行系统的研究。当 时，根据有限点阵效应，相变外场的畴壁运动速度 满足如下的标度行为[3]：

其中， 代表驱动外场偏离相变点的程度，而 代表系统的尺度大小。系统的关联长度 满足以下方程，并且在相变点上发散。

图1。1  恒定外场下钉扎相变示意图。反映了超薄磁性薄膜中畴壁的运动速度 随驱动外场 的变化。当 时，畴壁处于钉扎态，运动速度 ；当 时，畴壁处于滑动态，运动速度 。在此之间，畴壁发生钉扎相变，用图中圆点表示。

如图1。1所示当外场远远大于相变点是，畴壁的运动速度满足 ，而当外场 时，系统处于钉扎状态。此时无论是宏观还是微观畴壁的运动速度都为零，因此其序参数的关联长度不发散，这与有序-无序相变的情况不同，并且我们也无法用标准的相变理论来解释该现象。但如果我们只关注畴壁在远离平衡态时的弛豫动力学过程，那么系统仍然存在等效的关联长度 ，并且当 时 也趋于发散[4]。同时，由于临界慢化和数值模拟技术等因素，我们很难用平衡态方法来精确地定出相变电荷临界指数值 ，所以在本篇论文中我将把重点放在研究畴壁在钉扎相变时的弛豫动力学行为，通过准确地测量相变点和各种临界指数值来研究钉扎相变的普适类。

理想的钉扎相变只有在 的时候才会发生，即系统不受温度热效应的影响，当然这里的 并不是真实实验中的绝对零度，它只是表示此时温度热效应的影响不大，这也是人们为什么能够在室温条件下观察到畴壁运动的钉扎相变的原因。此前，也有学者为了更进一步探究温度热效应对钉扎相变的影响，研究了在 时畴壁在恒定驱动外场下的运动行为。发现在原来钉扎相变的区域，尖锐的相变曲线变得光滑，并且在远离相变点的钉扎区域 ，原来静止不动的畴壁也发生了运动，即我们所称的蠕动态。论文网