FAQ
© 2015 Staats- und Universitätsbibliothek
Hamburg, Carl von Ossietzky

Öffnungszeiten heute09.00 bis 24.00 Uhr alle Öffnungszeiten

Eingang zum Volltext in OPUS

Hinweis zum Urheberrecht

Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-41339
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2009/4133/


Dynamics of magnetic vortices and antivortices

Die Dynamik magnetischer Vortices und Antivortices

Drews, André

Originalveröffentlichung: (2009) 1.) B. Krüger, A. Drews, M. Bolte, U. Merkt, D. Pfannkuche, and G. Meier, Phys. Rev. B 76, 224426–1–224426–5 (2007) , 2.) B. Krüger, A. Drews, M. Bolte, U. Merkt, D. Pfannkuche, and G. Meier, J. Appl. Phys. 103, 07A501-1- 07A501-3 (2008) , 3.) A. Drews, B. Krüger, M. Bolte and G. Meier, Phys. Rev. B 77, 094413-1-094413-5 (2008), 4.) M. Bolte, G. Meier, B. Krüger, A. Drews, R. Eiselt, L. Bocklage, S. Bohlens, T. Tyliszczak, A. Vansteenkiste, B. van Waeyenberge, K. W. Chou, A. Puzic and H. Stoll, Phys. Rev. Lett. 100, 176601-1-176601-4 (2008), 5.) S. Bohlens, B. Krüger, A. Drews, M. Bolte, G. Meier and D. Pfannkuche, Appl. Phys. Lett. 93, 142508-1-142508-3 (2008), 6.) A. Drews, B. Krüger, G. Meier, S. Bohlens, L. Bocklage, T. Matsuyama and M. Bolte, Appl. Phys. Lett. 94, 062504-1-062504-3 (2009)
pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (6.348 KB) 


Freie Schlagwörter (Englisch): magnetic vortices , magnetic antivortices , spin current
Basisklassifikation: 33.75
Institut: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Meier, Guido (PD Dr. habil.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 08.04.2009
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 22.05.2009
Kurzfassung auf Englisch: The dynamics of magnetic vortices and antivortices in ferromagnetic thin-film elements
is investigated by numerical simulations and analytical calculations. For the numerical
calculations the Landau-Lifshitz-Gilbert equation is solved by the Object Oriented Micromagnetic
Framework (OOMMF). For the analytical calculations a two-dimensional
oscillator model is used. The response of vortices and antivortices to external fields and
spin-polarized currents is studied for increasing amplitudes of the exciting alternating
magnetic fields and currents, which result in vortex motions in the linear, non-linear, and
in the highly non-linear regime of vortex creation.
In the linear regime vortex dynamics is described by a harmonic oscillator model.
Micromagnetic simulations yield the eigenfrequency and the damping of gyration in dependence
on the size of the sample. The oscillator model is compared to the simulations.
The elliptical shape of the trajectories and the phase between gyration and alternating
excitation show good accordance. Resonance curves illustrate the dependence of the
semiaxes and the phase on the exciting frequency. The harmonic oscillator model can
be extended to a nonlinear oscillator model. The nonlinear equation of motion is solved
by a Runge-Kutta-method. A comparison of the trajectories from this model with the
trajectories from micromagnetic simulations yields the strength of the nonlinearities in
dependence on the size of the sample. The limit between nonlinear gyration and the
onset of the creation of vortices is estimated by a characteristic velocity of the vortex.
In the highly non-linear regime of core gyration micromagnetic simulations reach their
limits due to the formation of a magnetic singularity, the so-called Bloch point, where
the polarization of the vortex core switches. A general description is used to explain the
occurance of intermediate states at vortex formation.
Finally a possible application of vortices in memory cells is illustrated using the insights
from the investigations of the linear and the highly non-linear regime. The write
and the read process in the vortex random access memory (VRAM) or antivortex random
access memory (AVRAM) are implemented by vortex core switching and gyration.
Kurzfassung auf Deutsch: In dieser Arbeit wird die Bewegung magnetischer Vortices und Antivortices in ferromagnetischen
dünnen Schichten mit Hilfe von numerischen Simulationen und analytischen
Rechnungen untersucht. Das verwendete mikromagnetische Simulationsprogramm Object
Oriented Micromagnetic Framework (OOMMF) löst die Landau-Lifshitz-Gilbert
Gleichung numerisch. Die analytischen Rechnungen werden mit einem zweidimensionalen
Oszillatormodell durchgeführt. Dabei wird das dynamische Ansprechverhalten von
Vortices und Antivortices auf externe Felder und spinpolarsierte Ströme betrachtet. Eine
Anregung mit steigender Amplitude bewirkt eine Bewegung im linearen, nicht linearen
und hochgradig nichtlinearen Bereich der Vortexentstehung.
Im linearen Bereich wird die Vortexbewegung mit einem harmonischen Oszillatormodell
beschrieben. Mikromagnetische Simulationen ergeben die Eigenfrequenz und die
Dämpfung der Gyration in Abhängigkeit von der Probengröße. Das Oszillatormodell und
die Simulationen werden miteinander verglichen. Die elliptische Form der Trajektorien
und die Phase zwischen Gyration und alternierender Anregung zeigen gute Übereinstimmung.
Resonanzkurven stellen die Abhängigkeit der Halbachsen und der Phase
von der Anregungsfrequenz dar. Das harmonische Oszillatormodell läßt sich auf ein
nichtlineares Oszillatormodell erweitern. Die nichtlineare Bewegungsgleichung wird mit
einem Runge-Kutta Verfahren gelöst. Ein Vergleich der Trajektorien des nichtlinearen
Oszillatormodells mit den Trajektorieren der mikromagnetischen Simulationen ergibt
die Stärke der Nichtlinearitäten in Abhängigkeit von der Probengröße. Die Grenze
zwischen nichtlinearer Gyration und Vortexentstehung wird durch eine charakteristische
Vortexgeschwindigkeit bestimmt. Im hochgradig nichtlinearen Bereich erreicht das
mikromagnetische Modell seine Grenzen aufgrund der Entstehung einer magnetischen
Singularität, des Bloch-Punkts, bei dem die Polarization des Vortexkerns umschaltet. Ein
allgemeiner Formalismus beschreibt die Ursache für die Bildung der Zwischenzustände
beim Vortexschalten.
Abschließend wird eine mögliche Anwendung von Vortices in Speicherzellen präsentiert.
Dabei werden die Erkenntnisse über die Vortexdynamik aus den vorherigen
Kapiteln benutzt. Der Schreib- und Leseprozess sind in dem Vortex Random Access
Memory (VRAM) oder dem Antivortex Random Access Memory (AVRAM) über das
Vortexschalten und die Vortexgyration realisiert.

Zugriffsstatistik

keine Statistikdaten vorhanden
Legende