CN114496012A - 磁性斯格明子的磁场驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁性斯格明子的磁场驱动方法，包括提供微纳磁体，向微纳磁体注入磁畴壁和斯格明子，向微纳磁体施加均匀磁场，其中均匀磁场具有垂直于微纳磁体表面的分量，通过均匀磁场驱动斯格明子与磁畴壁一起运动等步骤。本发明磁性斯格明子的磁场驱动方法，实现了通过均匀磁场驱动斯格明子，无需依赖自旋波、热梯度或磁场梯度驱动，实现了与现有技术不同的驱动方式，无需通过复杂的过程构建温度梯度分布环境，可以使用更简单的器件结构实现对磁性斯格明子的均匀磁场驱动。对微纳磁体中的磁畴壁和斯格明子的类型不作限制，既适用于奈尔型磁畴壁/斯格明子，又适用于布洛赫型磁畴壁/斯格明子，应用范围广。本发明广泛应用于磁器件技术领域。

Description

磁性斯格明子的磁场驱动方法

技术领域

本发明涉及磁器件技术领域，尤其是一种磁性斯格明子的磁场驱动方法。

背景技术

磁性斯格明子是一种轴对称、涡旋形自旋织构。由于具有整数拓扑荷，磁性斯格明子表现出新奇的电动力学性质：当电子流过磁性斯格明子的时候将获得一个贝里相位从而出现横向偏转，这可以通过拓扑霍尔电阻测量出来；相应地，在电子自旋转移矩的作用下磁性斯格明子以偏离电流方向的某一夹角运动，呈现斯格明子霍尔效应。这两种共轭效应可用于检测和操纵磁性斯格明子。通过操纵斯格明子，可以实现对编码自旋电子器件(如赛道存储器)中的数据位的读写等操作，因此对斯格明子的操纵和驱动技术对计算机科学的发展具有重要意义。

目前，对斯格明子的操纵和驱动技术中，最常用的方法是在金属性磁体中采用电流或自旋流引起的自旋转移矩或自旋轨道矩来驱动磁性斯格明子。但是，在绝缘性磁体中基于电流的驱动方法不再适用，可替代方案包括自旋波驱动、热梯度驱动和磁场梯度驱动。热梯度驱动本质上是通过热梯度激发的自旋波来驱动斯格明子，所以实际上也属于自旋波驱动。自旋波驱动方式需要自旋波穿过磁性斯格明子，当斯格明子远离自旋波源时，因阻尼的作用，入射到斯格明子的自旋波强度将显著衰减，不足以继续驱动斯格明子。另外，热梯度驱动方式需要在磁体中产生并控制温度分布，对于微纳器件，从技术上来说这是相当棘手的问题。磁场梯度驱动方式需要在磁性斯格明子所处位置施加一个局域的磁场梯度，并且该磁场梯度必须与斯格明子同步移动，从应用上来说，这将导致器件结构的复杂化，且其操作难度较大。

术语解释：

FM：表示Ferromagnet，铁磁材料；

HM：表示Heavy Metal，重金属；

SK：表示skyrmion，斯格明子；

DW：表示domain wall，畴壁；

Dzyaloshinskii-Moriya相互作用：一种非对称交换相互作用；

LLG：表示Landau-Lifshitz-Gilbert方程，也可以称为朗道-利夫希兹-吉尔伯特方程；

Thiele方程：也可以称为蒂勒方程。

发明内容

针对目前的相关技术对斯格明子的控制范围小、温度梯度分布实现难度大、器件结构复杂等至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种磁性斯格明子的磁场驱动方法，包括：

提供微纳磁体；

向所述微纳磁体注入磁畴壁和斯格明子；

向所述微纳磁体施加均匀磁场；所述均匀磁场具有垂直于所述微纳磁体表面的分量；

通过所述均匀磁场驱动所述斯格明子与所述磁畴壁一起运动。

进一步地，所述微纳磁体内包含Dzyaloshinskii-Moriya相互作用。

进一步地，所述微纳磁体为界面诱导性手型磁体或本征手性磁体。

进一步地，所述微纳磁体为界面诱导性手型磁体，所述微纳磁体由铁磁材料层和重金属层叠合而成。

进一步地，所述微纳磁体为本征手性磁体，所述微纳磁体为B20型晶体结构。

进一步地，所述磁畴壁的数量为一个，所述斯格明子的数量为一个或多个。

进一步地，所述向所述微纳磁体注入磁畴壁和斯格明子，包括：

设定所述斯格明子的目标运动速度；

根据所述目标运动速度，确定所述斯格明子的目标数量；

向所述微纳磁体注入所述目标数量的斯格明子。

进一步地，所述向所述微纳磁体施加均匀磁场，包括：

根据所述目标运动速度，确定所述均匀磁场的目标强度；

产生具有所述目标强度均匀磁场；

使所述均匀磁场的方向垂直于所述微纳磁体的表面。

进一步地，所述根据所述目标运动速度，确定所述斯格明子的目标数量，包括：

设定所述斯格明子的目标数量与所述目标运动速度负相关；

所述根据所述目标运动速度，确定所述均匀磁场的目标强度，包括：

获取LLG方程在所述微纳磁体中的旋磁因子和阻尼系数；

获取所述磁畴壁的厚度；

根据所述目标运动速度、所述旋磁因子、所述阻尼系数、所述目标数量以及所述磁畴壁的厚度，计算所述均匀磁场的目标强度。

进一步地，所述计算所述均匀磁场的目标强度所使用的公式为

其中Η为所述目标强度，v为所述目标运动速度，γ为所述旋磁因子，α为所述阻尼系数，Ν_s为所述目标数量，Δ为所述磁畴壁的厚度。

本发明的有益效果是：实施例中的磁性斯格明子的磁场驱动方法，实现了通过均匀磁场驱动斯格明子，该过程不依赖自旋波、热梯度或磁场梯度驱动，实现了与现有技术不同的驱动方式，无需通过复杂的过程构建温度梯度分布环境，可以使用更简单的器件结构实现对磁性斯格明子的均匀磁场驱动。

附图说明

图1为实施例中磁性斯格明子的磁场驱动方法的流程图；

图2为实施例中磁性斯格明子的磁场驱动方法的效果图；

图3为实施例中不向微纳磁体注入磁畴壁而对微纳磁体施加均匀磁场的效果图；

图4为实施例中磁畴壁和斯格明子组合以及单个磁畴壁斯格明子的磁场强度速度曲线图；

图5为实施例中不同的斯格明子的数量对应的磁场强度速度曲线图；

图6为实施例中迁移率曲线图；

图7为实施例中均匀磁场驱动微纳磁体中的多个斯格明子运动的示意图；

图8为实施例中对微纳磁体中的斯格明子进行力学分析的示意图。

具体实施方式

本实施例中，参照图1，磁性斯格明子的磁场驱动方法包括以下步骤：

S1.提供微纳磁体；

S2.向微纳磁体注入磁畴壁和斯格明子；

S3.向微纳磁体施加均匀磁场；均匀磁场具有垂直于微纳磁体表面的分量；

S4.通过均匀磁场驱动斯格明子与磁畴壁一起运动。

步骤S1中，所使用的微纳磁体为含Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的条形微纳磁体，符合这样的条件的材料体系包括：(1)具有FM/HM型层状结构的界面诱导型手性磁体，其中出现界面型Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，形成奈尔型斯格明子和奈尔型畴壁；(2)具有B20型晶体结构的本征手性磁体，其中出现块体型Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，形成布洛赫型斯格明子和布洛赫型畴壁。

因此，步骤S1中的微纳磁体可以是界面诱导性手型磁体，这样的微纳磁体由铁磁材料层和重金属层叠合而成。步骤S1中的微纳磁体也可以是本征手性磁体，这样的微纳磁体为B20型晶体结构。

考虑含Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的微纳磁体，如果采用某种方式在微纳磁体中形成磁畴壁和斯格明子，施加垂直于表面的均匀磁场H，那么微纳磁体中斯格明子的动力学可以通过以下所示的LLG方程表示：

其中m是磁化强度的单位矢量，t为时间，γ为旋磁因子，α为阻尼系数，H_eff为有效磁场(包含垂直于微纳磁体表面的磁场，还包含对应于磁体中的不同能量项的内磁场)。

本实施例中，所使用的微纳磁体具有如下材料参数：交换劲度系数A＝15pJm^-1，手性相互作用常数D＝3.5mJm^-2，磁晶各向异性常数K_u＝0.8MJm^-3，饱和磁化强度M_s＝580kAm^-1，阻尼系数α＝0.3。对于FM/HM型层状结构磁体和B20型磁体，Dzyaloshinskii-Moriya相互作用常数D分别设置为界面型和块体型(两种类型的效果是类似的，本实施例中基于界面型进行说明)，条形磁体的长度为1.5μm，宽度为60nm，厚度为1nm，采用1×1×1nm³的网格划分条形磁体。

步骤S2中，向微纳磁体注入一个磁畴壁，以及一个或多个斯格明子。

步骤S3和S4中，向微纳磁体施加均匀磁场。均匀磁场至少具有垂直于微纳磁体表面的分量，或者均匀磁场本身垂直于微纳磁体表面。在均匀磁场的作用下，斯格明子与磁畴壁一起在微纳磁体中运动，实现了均匀磁场对斯格明子的驱动。

步骤S1-S4的效果可以通过图2直观地展示。图2中的(a)、(b)、(c)和(d)分别表示不同时刻磁畴壁和斯格明子在微纳磁体中的位置，其中左右方向延伸的条形表示微纳磁体。图2中的(a)部分表示t＝0ns的初始状态，此时磁畴壁和斯格明子静止，t＝0ns时向微纳磁体施加均匀磁场，磁场的方向如图2中最左侧的符号所示，磁场的强度为H＝400Oe。图2的(b)部分、(c)部分和(d)部分分别表示施加磁场3.4ns、6.8ns和10.2ns后磁畴壁和斯格明子的分布图，显示斯格明子随畴壁一起移动，在3.4ns至6.8ns以及6.8ns至10.2ns两段相同的时间间隔3.4ns内，斯格明子随畴壁移动了相同的209nm，处于匀速运动状态。

由图2可知，步骤S1-S4所表示的磁性斯格明子的磁场驱动方法，实现了通过均匀磁场驱动斯格明子，该过程不依赖自旋波、热梯度或磁场梯度驱动，实现了与现有技术不同的驱动方式。

本实施例中，尝试不向微纳磁体注入磁畴壁，只向微纳磁体注入斯格明子，同样向微纳磁体施加均匀磁场，其效果如图3所示。由图3可知，由于微纳磁体中没有磁畴壁，在均匀磁场的作用下，斯格明子没有在微纳磁体内运动，斯格明子只是发生了在原位的扩张或者收缩。参照图3，当磁场方向与斯格明子核心的取向相同时，斯格明子扩张，并且磁场强度越大，斯格明子尺寸越大；当磁场方向与斯格明子核心的取向相反时，斯格明子收缩，并且磁场强度越大，斯格明子尺寸越小。

由图3可知，为了实现通过均匀磁场驱动斯格明子在微纳磁体中运动，向微纳磁体注入磁畴壁是必要的。

向微纳磁体注入的斯格明子的数量可以是一个，也可以是多个。图4展示了在不同的(K_u,D)组合下，一个磁畴壁和一个斯格明子的质心(或者几何中心)的速度曲线(图4中的DW+1SK所标示的曲线)以及单个磁畴壁的速度曲线(图4中的DW所标示的曲线)，其中横轴表示向微纳磁体施加的磁场的强度，纵轴表示速度。由图4可知，在相同的(K_u,D)组合下，磁畴壁和斯格明子的共同速度总是小于单个磁畴壁的速度。仔细比较后可以发现，在相同的(K_u,D)组合以及相同的磁场强度下，磁畴壁和斯格明子的共同速度为单个磁畴壁速度的一半。

实际上，如果在磁畴壁一侧存在多个斯格明子(斯格明子的数量记为N_s)，对微纳磁体施加垂直磁场，仍然可以驱动微纳磁体中的各个斯格明子运动。分别考虑磁畴壁右侧存在0至5个斯格明子的情况，得到速度与磁场强度的关系，如图5所示。图5中，DW所标示的曲线为不存在斯格明子的磁场强度速度曲线，+1SK、+2SK、+3SK、+4SK和+5SK所标示的曲线分别为存在1个、2个、3个、4个和5个斯格明子的磁场强度速度曲线。

图5表明，斯格明子个数越多，磁畴壁和斯格明子的共同速度越小。把图5中速度作为纵轴，斯格明子个数N_s作为横轴，做出不同磁场下的曲线，可转化为图6(a)，从而可以更清楚地看到斯格明子的运动速度随斯格明子个数的演化。定义迁移率

可由图6(a)得到图6(b)，即磁畴壁和斯格明子共同运动的迁移率与斯格明子个数的关系。注意N_s＝0表示磁畴壁右侧没有斯格明子，此时的速度和迁移率表示单个磁畴壁的速度和迁移率，将其模拟值记为

仔细观察图6(b)可以发现，微磁模拟给出的迁移率曲线(模拟数据

以实心三角形表示)可以用公式：

来拟合(拟合数据以空心三角形表示)。

图7展示出磁场H＝400Oe时，5个斯格明子随磁畴壁运动的情况，可以看出在8至16ns和16至24ns这两段相同时间内，磁畴壁和斯格明子移动了相同的距离Δx＝174nm，即在t＝8ns后达到了稳定运动状态。

上述数据表明，在磁畴壁的辅助下，垂直于样品表面的均匀磁场的确可以驱动磁性斯格明子的运动。对于给定的磁场，斯格明子数目越多，运动速度就越小。

以下对步骤S1-S4的原理进行理论分析，由理论推导阐明磁场驱动磁性斯格明子运动的作用机制，最终给出斯格明子的速度v(在微纳磁体中存在多个斯格明子的情况下，速度v可以理解为各斯格明子与磁畴壁的质心或者几何中心的速度)与斯格明子个数N_s的关系。

对于图2所示的系统，假设磁畴壁和斯格明子均为刚性结构且处于稳定运动状态，将方程(1)投射到磁畴壁和斯格明子的平移运动模式下，则得到Thiele方程：

其中F^G和

分别为马格努斯力和耗散力，F表示由磁场施加的力、磁畴壁/斯格明子排斥力、斯格明子/斯格明子排斥力、边界/斯格明子相互作用力或杂质/斯格明子相互作用力。方程(3)表明，所有力达到平衡状态。

本实施例中，关注磁畴壁和斯格明子沿着微纳磁体的运动，这种情况下垂直于微纳磁体的横向运动受到了微纳磁体边界的抑制，即v＝(v,0)，因此

其中

为磁畴壁或斯格明子的耗散并矢。此后的分析省略横向力。

以N_s＝3的情况为例，如图8所示，将方程(3)应用于磁畴壁和斯格明子，得：

其中

和

分别为作用于磁畴壁和第i个斯格明子的耗散力，F_i+1,i和F_i,i+1为两斯格明子间的相互排斥力。F^H表示外加磁场对磁畴壁的驱动力。将方程(4)中各式相加，得：

对于一般情况，存在如下关系：

根据牛顿第三定律，对于作用力和反作用力，F_i+1,i＝_i,i+1，则方程(6)简化为：

对于垂直磁场，体系的塞曼能

其中d,w和l分别表示微纳磁体的厚度、宽度和长度。q表示磁畴壁中心的位置，

表示斯格明子的面积。根据定义可得

在稳定运动状态，v_dw＝v_ski＝v；对于磁畴壁，

对于斯格明子，

为给出

和

的明确表达式，分别用如下假设公式来描述磁畴壁和斯格明子：

其中θ和φ分别为磁化强度矢量的极角和方位角，并且满足m＝(sinθcosφ,sinθsinφ,cosθ)，x和y分别为沿着微纳磁体长度和宽度方向的笛卡尔坐标，χ和Δ分别为畴壁倾斜角和畴壁厚度；r为相对于位于斯格明子中心(x,y)的径向距离，R为斯格明子半径。

对于磁畴壁，

将方程(8)代入可得

对于斯格明子，

将方程(9)代入可得

至此可得磁畴壁和斯格明子共同运动的速度：

其中

为磁场H作用下单个磁畴壁的速度，根据模拟结果

由方程(10)容易发现，磁畴壁和斯格明子的迁移率

其中

为单个磁畴壁的迁移率。比较可知，解析结果方程(10)与模拟结果方程(2)一致。

根据方程(10)，得到了公式

在工程中可以直接取等号，经过变形可得

该式表明了施加到微纳磁体的磁场强度Η、微纳磁体中的斯格明子的运动速度v、微纳磁体中的斯格明子的数量Ν_s、旋磁因子γ、阻尼系数α以及磁畴壁的厚度Δ之间的关系，在已知微纳磁体中的斯格明子的运动速度v、微纳磁体中的斯格明子的数量Ν_s、旋磁因子γ、阻尼系数α以及磁畴壁的厚度Δ等参数的情况下，可以计算微纳磁体的磁场强度Η。

基于推导公式(3)-(10)的过程中表现的原理，在执行步骤S2，也就是向微纳磁体注入磁畴壁和斯格明子这一步骤时，具体可以执行以下步骤：

S201.设定斯格明子的目标运动速度；

S202.根据目标运动速度，确定斯格明子的目标数量；

S203.向微纳磁体注入目标数量的斯格明子。

步骤S201中，斯格明子的目标运动速度是指希望微纳磁体中的斯格明子在均匀磁场的驱动下能够达到的运动速度，由于不会引起歧义，斯格明子的目标运动速度也可以用符号v来表示。

步骤S202中，斯格明子的目标数量是指希望向微纳磁体注入的斯格明子数量。由于不会引起歧义，斯格明子的目标数量也可以用符号Ν_s来表示。根据图5所示的原理，在其他条件相同的情况下，向微纳磁体注入的斯格明子的数量越多，则斯格明子的运动速度越低。因此，可以根据步骤S201中设定的目标运动速度v，确定斯格明子的目标数量。步骤S202可以按照定性原则执行，保持斯格明子的目标数量Ν_s与目标运动速度v大体上呈现负相关关系，例如步骤S201中设定的目标运动速度v越低，则步骤S202中设定的目标数量Ν_s越大，目标运动速度v越高，则目标数量Ν_s越小。

步骤S203中，向微纳磁体注入个数为目标数量Ν_s的斯格明子。

在执行步骤S3，也就是向微纳磁体施加均匀磁场这一步骤时，具体可以执行以下步骤：

S301.根据目标运动速度v，确定均匀磁场的目标强度；

S302.产生具有目标强度均匀磁场；

S303.使均匀磁场的方向垂直于微纳磁体的表面。

步骤S301中，均匀磁场的目标强度是指微纳磁体中的斯格明子的目标数量为确定的Ν_s，希望微纳磁体中的斯格明子的运动速度达到目标运动速度v的情况下，需要向微纳磁体施加的均匀磁场的强度。由于不会引起歧义，均匀磁场的目标强度也可以用符号H来表示。

通过对方程(10)的转换，得到了公式

由该公式可知，在已确定目标强度Η、目标运动速度v、旋磁因子γ、阻尼系数α、目标数量Ν_s、以及磁畴壁的厚度Δ的情况下，可以计算得到均匀磁场的目标强度H。在计算出均匀磁场的目标强度H后，步骤S302中，生成强度为H的均匀磁场，步骤S303中，调整均匀磁场的方向，使得均匀磁场垂直于微纳磁体的表面。根据推导公式(3)-(10)的过程中表现的原理可知，在强度为目标强度H的均匀磁场驱动下，微纳磁体中的Ν_s个斯格明子将以目标运动速度v运动，从而达到了通过均匀磁场驱动多个斯格明子按照预想的速度运动的效果。本发明的欲保护点和关键创新点是实现了均匀磁场对磁性斯格明子的驱动，具体来说就是在均匀的垂直磁场中通过磁畴壁的辅助实现了磁性斯格明子位置的移动。

本实施例中的磁性斯格明子的磁场驱动方法，具有以下优点：

(1)可以通过均匀磁场而不是磁场梯度来移动条形微纳磁体中的磁性斯格明子；

(2)对微纳磁体中的磁畴壁和斯格明子的类型不作限制，既适用于奈尔型磁畴壁/斯格明子，又适用于布洛赫型磁畴壁/斯格明子，因此，既可应用于含界面型Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的条形微纳磁体，又可应用于含块体型Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的条形微纳磁体。

可以通过编写执行本实施例中的磁性斯格明子的磁场驱动方法的计算机程序，将该计算机程序写入至计算机装置或者存储介质中，当计算机程序被读取出来运行时，执行本实施例中的磁性斯格明子的磁场驱动方法，从而实现与实施例中的磁性斯格明子的磁场驱动方法相同的技术效果。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种磁性斯格明子的磁场驱动方法，其特征在于，所述磁性斯格明子的磁场驱动方法包括：

提供微纳磁体；

向所述微纳磁体注入磁畴壁和斯格明子；

向所述微纳磁体施加均匀磁场；所述均匀磁场具有垂直于所述微纳磁体表面的分量；

通过所述均匀磁场驱动所述斯格明子与所述磁畴壁一起运动。

2.根据权利要求1所述的磁性斯格明子的磁场驱动方法，其特征在于，所述微纳磁体内包含Dzyaloshinskii-Moriya相互作用。

3.根据权利要求2所述的磁性斯格明子的磁场驱动方法，其特征在于，所述微纳磁体为界面诱导性手型磁体或本征手性磁体。

4.根据权利要求3所述的磁性斯格明子的磁场驱动方法，其特征在于，所述微纳磁体为界面诱导性手型磁体，所述微纳磁体由铁磁材料层和重金属层叠合而成。

5.根据权利要求3所述的磁性斯格明子的磁场驱动方法，其特征在于，所述微纳磁体为本征手性磁体，所述微纳磁体为B20型晶体结构。

6.根据权利要求1-5任一项所述的磁性斯格明子的磁场驱动方法，其特征在于，所述磁畴壁的数量为一个，所述斯格明子的数量为一个或多个。

7.根据权利要求6所述的磁性斯格明子的磁场驱动方法，其特征在于，所述向所述微纳磁体注入磁畴壁和斯格明子，包括：

设定所述斯格明子的目标运动速度；

根据所述目标运动速度，确定所述斯格明子的目标数量；

向所述微纳磁体注入所述目标数量的斯格明子。

8.根据权利要求7所述的磁性斯格明子的磁场驱动方法，其特征在于，所述向所述微纳磁体施加均匀磁场，包括：

根据所述目标运动速度，确定所述均匀磁场的目标强度；

产生具有所述目标强度均匀磁场；

使所述均匀磁场的方向垂直于所述微纳磁体的表面。

9.根据权利要求8所述的磁性斯格明子的磁场驱动方法，其特征在于：

所述根据所述目标运动速度，确定所述斯格明子的目标数量，包括：

设定所述斯格明子的目标数量与所述目标运动速度负相关；

所述根据所述目标运动速度，确定所述均匀磁场的目标强度，包括：

获取LLG方程在所述微纳磁体中的旋磁因子和阻尼系数；

获取所述磁畴壁的厚度；

根据所述目标运动速度、所述旋磁因子、所述阻尼系数、所述目标数量以及所述磁畴壁的厚度，计算所述均匀磁场的目标强度。

10.根据权利要求9所述的磁性斯格明子的磁场驱动方法，其特征在于，所述计算所述均匀磁场的目标强度所使用的公式为

其中Η为所述目标强度，v为所述目标运动速度，γ为所述旋磁因子，α为所述阻尼系数，Ν_s为所述目标数量，Δ为所述磁畴壁的厚度。

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