Квантовое столкновение двух вертикальных блоховских линий в доменной границе одноосной ферромагнитной пленки

Abstract

На основі квазікласичного наближення вивчено процес підбар’єрного проходження один через одного малих ділянок довжини двох однополярних вертикальних блохівських ліній (нанорозмірних солітонів типу “пергин”), що знаходяться в доменній стінці ізольованого смугового домену, утвореного в одновісній феромагнітній плівці з сильною магнітною анізотропією. Показано, що даний ефект має місце завдяки врахуванню їх квантових осциляцій, які збурюються зовнішнім магнітним полем у субгєлієвому діапазоні температур. Визначені умови здійснення цього явища. Встановлено, що підбар’єрне проходження один через одного двох вертикальних блохівських ліній відбувається у більш сильних магнітних полях, ніж відповідне тунелювання їх малих сегментів довжини. Показано також, що збільшення магнітної анізотропії плівки призводить до зменшення значень магнітних полів, в яких протікає даний квантовий процес. Отриманий результат являє практичний інтерес у контексті створення комірки пам’яті для запам’ятовуючого пристрою гібридного типу біт+кубіт на основі вертикальних блохівських ліній.

На основе квазиклассического приближения изучен процесс подбарьерного прохождения друг через друга малых участков длины двух однополярных вертикальных блоховских линий (наноразмерных солитонов типа "перегиб"), находящихся в доменной границе изолированного полосового домена, образованного в одноосной ферромагнитной пленке с сильной магнитной анизотропией. Показано, что данный эффект имеет место благодаря учету их квантовых осцилляций, возбуждаемых внешним магнитным полем в субгелиевом диапазоне температур. Определены условия осуществления этого явления. Установлено, что подбарьерное прохождение друг через друга двух вертикальных блоховских линий, проходит в более сильных магнитных полях, чем соответствующее туннелирование их малых сегментов длины. Показано также, что увеличение магнитной анизотропии пленки приводит к уменьшению значений магнитных полей, в которых протекает данный квантовый процесс. Полученный результат представляет практический интерес в контексте создания ячейки памяти для запоминающего устройства гибридного типа бит + кубит на основе вертикальных блоховских линий.

On the basis of the quasiclassical approximation, the process of sub-barrier mutual passage of small segments of length of two unipolar vertical Bloch lines (nanoscale solitons of “kink” type) in the domain wall of an isolated stripe domain formed in a uniaxial ferromagnetic film with strong magnetic anisotropy have been investigated. It is shown that this effect occurs due to the account of their quantum oscillations, which excited by an external magnetic field in the subhelium temperature range. The conditions for this phenomenon are determined. It is established that sub-barrier mutual passage of two vertical Bloch lines occurs in stronger magnetic fields than the corresponding tunneling of their length small segments. It is also shown that an increase in the magnetic anisotropy of the film leads to a decrease in the values of the magnetic fields in which the given quantum process proceeds. The obtained result is of practical interest in the context of creating unit cell for a hybrid bit+qubit memory devices based on the vertical Bloch lines.