摘要：研究低维尖晶石型铁氧体材料微结构与磁结构之间的构效关系,对于丰富基础磁学理论以及设计新型的磁学电子器件具有重要的指导意义。本文采用静电纺丝法制备了单颗粒链的CoFe2O4纳米纤维,利用球差校正透射电镜对其形貌、化学成份、离子占位以及两颗粒之间的界面进行了系统地表征,结果表明纳米纤维具有连续的形貌结构和相对均匀的化学组分分布,基本结构由单个颗粒沿着纤维长轴堆垛生长而成,每个颗粒均是单晶,具有随机的晶体取向。随后利用离轴电子全息术对单根CoFe2O4纳米纤维的磁结构进行了观测,得到其零场下的磁化分布图。理论计算和微磁学模拟均表明,制备的单颗粒链CoFe2O4纳米纤维磁化翻转方式为一致翻转。

摘要：自旋神经元是一种新兴的人工神经形态器件,其具有超低功耗、强非线性、高集成度和存算一体等优点,是构建新一代神经网络的强有力候选者.本文提出了一种磁场辅助磁弹应变驱动的混合时钟自旋神经元,利用OOMMF微磁学仿真软件建立了该神经元器件的微磁学模型,基于LLG方程建立了其数值仿真模型,利用所设计的自旋神经元构建了3层神经网络,研究了不同纳磁体材料(Terfenol-D,FeGa,Ni)神经元器件的激活特性及其对MNIST手写数字数据集识别性能的影响.OOMMF仿真和数值模拟发现,设计的混合时钟结构能够成功驱动纳磁体发生随机磁化翻转,有效模拟生物神经元的激活行为和特性.MNIST手写数字识别结果表明:当输入不同范围的磁场使得3种材料的自旋神经元都达到饱和识别精度时,该自旋神经元器件具有与Sigmoid神经元器件相同的识别能力,有望替代传统的CMOS神经元,并且选择合适的磁致伸缩层材料能够进一步降低智能计算的整体功耗;当输入相同范围的磁场时,Ni构成的自旋神经元的识别速度较慢.研究结果可为新型人工神经网络和智能电路的设计及应用奠定一定的理论基础.

摘要：Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)在合成磁性多层膜体系和自旋电子技术中扮演着重要的作用.这种非共线相互作用在磁性多层膜体系中包括两种形式:界面DMI和层间DMI.对于界面DMI,其单易轴性和各向异性特征都已被发现,为拓扑自旋的技术发展奠定了基础.然而,到目前为止,有关层间DMI的研究都是单易轴性的,层间DMI的各向异性特征尚未报道.本文结合实验和理论结果,报道了[Co/Pd]多层结构中的各向异性层间DMI,这种层间手性相互作用可引起在互为60°的两个方向上的非对称磁化翻转行为.第一性原理计算表明,层间DMI的各向异性是由面心立方结构中沿(111)面两个能量较低的高对称方向上的面内反演对称性破缺导致.各向异性层间DMI的发现不仅揭示了磁性多层膜中长程层间耦合相互作用的起源,也为基于磁性多层膜的自旋电子学器件设计提供了新的途径.