Періодична магнітна динаміка наночастинки, збуджуваної зовнішнім полем і спін-поляризованим струмом

Abstract

На базі рівняння Ландау-Ліфшиця-Гільберта зі струмовим членом у формі Слончевського-Берже розглянута магнітна динаміка однорідної наночастинки, яка знаходиться під дією періодичних зовнішніх полів, а також постійного та періодичного спін-поляризованого струму. Аналітично описуються три режими усталеного руху магнітного моменту. Зокрема, для режиму прецесії записується алгебраїчні рівняння, розв’язком яких є значення кутів прецесії та відставання для магнітного моменту. Для режиму синхронних коливань, який характерний для випадку малої анізотропії та періодичної зовнішньої дії, встановлюються залежності амплітуд від параметрів системи. Нарешті, для режиму малих коливань під дією змінного спінполяризованого струму знаходяться вирази для частотної залежності амплітуди коливань. Отримані результати дозволяють краще зрозуміти механізми перемикання намагніченості під дією змінного поля та спін-поляризованого струму, підібрати оптимальні параметри зовнішніх впливів для швидкого та надійного процесу запису інформації в цифрових пристроях.

The magnetic dynamics of a uniform magnetized nanoparticle, under a constant and periodic external fields, as well as a constant and periodic spin-polarized current, is considered. The Landau-Lifshitz-Hilbert equation with a current terms in the form of Slonczewski –Berger are utilized. Three modes of steady-state motion of the nanoparticle magnetic moment are described analytically. In particular, for the precession mode, the algebraic equations with respect to precession angle and lag angle are derived. The solutions of these equations characterize this type of dynamics. For the mode of synchronous oscillations, which is typical for the case of small anisotropy and a periodic external action, the amplitudes dependencies on the system parameters are obtained. Finally, for the mode of small oscillations under the action of an alternating spin-polarized current, expressions for the frequency dependence of the amplitudes of oscillations are found. These dependencies allow to better understand the mechanisms of switching magnetization under the action both of the alternating field and spin-polarized current, and select the optimal parameters for a fast and reliable recording process in media devices.