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研究生:劉懿瑩
研究生(外文):Liu,Yi-Ying
論文名稱:磁壁去釘扎行為於不對稱缺口鎳鐵導線之研究
論文名稱(外文):Study of domain wall depinning behavior in permalloy wires with asymmetric notches
指導教授:洪連輝洪連輝引用關係
口試委員:李景明吳仲卿洪連輝
口試日期:2019-07-23
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2021
畢業學年度:109
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:渦旋磁壁磁光柯爾顯微鏡去釘扎場
外文關鍵詞:vortex domain wallmagneto-optic Kerr effect (MOKE) microscopydepinning field
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在本篇研究中,我們利用磁光柯爾顯微鏡以及MuMax3模擬軟體,來探討在鐵磁線上不同幾何形狀的缺口以及線寬對渦旋磁壁釘扎效應之影響。實驗樣品設計,以一產生渦旋磁壁直徑為20μm的圓盤作為注入盤,連接一傳輸磁壁的鎳鐵線,其長為54μm,整個樣品的厚度為20μm。實驗的部分,主要是改變缺口右邊的角度(稱為出射角),其角度為〖15〗^o 、〖30〗^o 、〖45〗^o 、〖60〗^o 、〖75〗^o,線寬為1μm、2μm以及3μm;模擬的部分,改變出射角的角度,角度介於〖10〗^o~〖90〗^o之間,線寬則有300nm、400nm、500nm、1000nm。分別探討關於其渦旋磁壁釘扎效應的影響。在實驗的部分主要是尾對尾渦旋磁壁(TT-VDW),而模擬的部分則是頭對頭渦旋磁壁(HH-VDW),分別去研究。實驗結果顯示,去釘扎場與線寬以及出射角角度是有關的,線寬為1μm、2μm的去釘扎場皆在角度〖30〗^o有最高的值。模擬結果顯示,不論線寬為多少,去釘扎場皆在特定角度〖35〗^o會有最高的值,小於特定角度,去釘扎場會隨著角度增加而增加,大於特定角度,去釘扎場則會隨著角度增加而減小。模擬結果與實驗結果有著相似的趨勢。而線寬也會影響去釘扎場的大小,當線寬愈窄,其能量密度越高,去釘扎場值高;當線寬越寬,其能量密度低,去釘扎場值低。

關鍵字:渦旋磁壁、磁光柯爾顯微鏡、去釘扎場
We investigated the depinning and nucleation behavior of vortex domain wall (VDW) with the asymmetric triangle notch. This triangle notch has fixed incoming angle and various. A injection pad was set as a circular plate of 20 μm diameter and connected to a 54-μm-long permalloy wire with different widths and different outgoing angles (ϕ). The wire widths (W) are 1, 2, 3 μm, the ϕs are 15, 30, 45, 60, 75 degree, and the incoming angles are fixed at 60 degree. We employed magneto-optic Kerr effect (MOKE) microscopy to the measured the depinning fields (Hd) in room temperature. The results show that Hd is dependent on the outgoing angle, there is a Hd turning point of tail to tail(TT) type clockwise(CW) VDW at ϕ = 30 degree. To know more about the experiment results, we simulated 10-μm-long W with different widths and ϕ by MuMax3. The Hd -ϕ of HH-CCW VDW in simulation results is similar to the TT-CW VDW of experiment results. Both of them have the highest Hd at a specific ϕ. In addition to the outgoing angle will affect the Hd, the width of wire will also affect the value of Hd. The Hd will become larger as the width of wire becomes smaller.




Key words:vortex domain wall, magneto-optic Kerr effect (MOKE) microscopy, depinning field
摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 vi
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-1-1 研究動機 3
1-2磁性的起源 4
1-3磁性之分類 5
1-4磁滯曲線 11
1-5微磁學理論 13
1-6 磁域與磁壁結構 16
第二章 原理與文獻回顧 19
2-1不對稱缺口的奈米線線寬對釘扎效應之影響 19
2-2 奈米線線寬及缺口深度對釘扎效應之影響 21
2-3 漩磁壁的旋向性對釘扎效應之影響 22
2-4奈米線缺口出射角對釘扎效應之影響 24
第三章 實驗設備與實驗步驟 25
3-1. 儀器原理 25
3-1-1 磁光柯爾效應顯微鏡 25
3-1-2薄膜長成設備 31
3-1-3模擬工具-MuMax3 41
3-1-4樣品製備流程 43
第四章 結果與討論 46
4-1 MOKE量測 -入射角60o、線寬1μm 46
4-1-1去釘扎場之磁影像 46
4-1-2角度與去釘扎場的關係 47
4-2 MOKE量測 -入射角60o、線寬2μm 48
4-2-1去釘扎場之磁影像 48
4-2-2角度與去釘扎場的關係 49
4-3 MOKE量測 -入射角60o、線寬3μm 50
4-3-1去釘扎場之磁影像 50
4-3-2角度與去釘扎場的關係 51
4-4微磁學模擬-頭對頭逆時針渦旋磁壁於入射角45o,不同導線寬度與出射角角度之去釘扎場大小模擬探討 52
4-4-1線寬400 nm之模擬研究 52
4-4-2線寬300 nm之模擬研究 54
4-4-3線寬500nm之模擬研究 55
4-5頭對頭逆時針渦旋磁壁於入射角為60o,不同導線寬度與出射角角度之去釘扎場大小模擬探討 56
4-5-1線寬300 nm之模擬研究 56
4-5-2線寬400nm之模擬研究 57
4-5-3線寬1000nm之模擬研究 58
4-6微磁學模擬-線寬與角度的關係 60
4-6-1入射角45o之模擬結果 60
4-6-2入射角60o之模擬結果 61
4-7 微磁學模擬-Cell size的設定測試 62
4-8實驗與模擬結果之比較 63
第五章 結論 64
第六章 參考資料 65
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