文档介绍：学校代号 10532 学号 S10072017
分类号 O469 密级不保密
硕士学位论文
周期性铁磁薄膜中的调制失稳
和磁孤子研究
学位申请人姓名谷冠男
培养单位物理与微电子科学学院
导师姓名及职称贺鹏斌副教授
学科专业物理学
研究方向自旋电子学
论文提交日期 2013 年 5 月 8 日
学校代号:10532
学号:S10072017
密级:不保密
湖南大学硕士学位论文
周期性铁磁薄膜中的调制失稳
和磁孤子研究
学位申请人姓名: 谷冠男
导师姓名及职称: 贺鹏斌副教授
培养单位: 物理与微电子科学学院
专业名称: 物理学
论文提交日期: 2013 年 5 月 8 日
论文答辩日期: 2013 年 5 月 28 日
答辩委员会主席: 刘全慧教授
Modulation instability and gap solitons in periodic
ic films
by
GU Guannan
. ( Hebei Normal University ) 2010
A thesis submitted in partial satisfaction of the
Requirements for the degree of
Master of Science
in
Physics
in the
Graduate School
of
Hunan University
Supervisor
Associate Professor HE Pengbin
May, 2013
湖南大学
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作者签名: 日期: 年月日
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作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日
I
周期性铁磁薄膜中的调制失稳和磁孤子研究
摘要
由于孤子具有独特的性质和应用潜力,孤子动力学的研究是当今非线性科学
研究的热门课题之一。在磁性系统中,磁孤子是一种常见的非线性激发。人们自
1931 年开始这方面的研究,如今在实验和理论上都已取得了重大的进展。本论文
在总结和分析国内外研究现状及介绍理论研究方法的基础上,从理论上研究了周
期性铁磁薄膜中孤子的特性和在自旋极化电流作用下铁磁薄膜的磁孤子动力学问
题,得到了一些有意义的结论。论文研究的主要内容和结果如下:
论文第一部分首先简要叙述了孤子和磁孤子的发展史,描述磁动力学的朗道-
栗弗席兹-吉尔伯特方程(Landau-Lifshitz-Gilbert equation, LLG)的推导,周期性铁
磁材料的开发和应用;然后概述了描述包络孤子的非线性薛定谔方程(Nonlinear
Schrödinger equation, NLSE),介绍了本文所用到的理论工具-多尺度展开法。
论文第二部分从 Landau-Lifshitz-Gilbert 方程出发,基于布洛赫理论,利用多
尺度展开,我们得到了周期性铁磁薄膜系统的包络方程,即非线性薛定谔方程。
为了定性地分析结果,我们采用 Kronig-Penney 周期势来实现磁场的周期性调
制。通过分析包络方程,我们讨论了磁晶各向异性场大于和小于退磁场两种情况
下的孤子解,并且我们发现由于非线性引起的频移和频谱的周期性剪裁作用,在
禁带的不同位置可能形成不同的带隙磁孤子。
在论文第三部分中,考虑铁磁薄膜中由自旋极化电流对局域磁化强度的影响
产生的自旋转移矩效应,利用含有绝热和非绝热自旋矩的推广的 Landau-
Lifshitz-Gilbert 方程来描