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Tipo: Tese
Título: Comportamento estático e dinâmico de skyrmions em nanofitas magnéticas curvadas via simulação micromagnética
Autor(es): Farias, Wanglêsio Silveira de
Primeiro Orientador: Coura, Pablo Zimmermann
Membro da banca: Santos, Vagson Luiz de Carvalho
Membro da banca: Leonel, Sidiney de Andrade
Membro da banca: Furones, Maikel Yusat Ballester
Membro da banca: Sato, Fernando
Membro da banca: Ludwig, Valdemir Eneias
Resumo: O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento de skyrmions na nanofita magnética com superfície curvada, verificando a estabilidade, o movimento e as alterações no raio do skyrmion na interface do material CoPt. Utilizamos simulações micromagnéticas, que consideram a dinâmica da magnetização dos spins na rede, usando a equação de LandauLifshiz-Gilbert, com aplicação do método de integração, para definir a configuração dos momentos magnéticos, considerando as energias das interações que atuam no sistema com a existência de um skyrmion, sendo elas: de troca isotrópica, anisotrópica magnetocristalina, dipolar e Dzyaloshinskii-Moriya. Dividimos o estudo em duas partes: primeiramente, fizemos um estudo estático, onde verificamos as condições de deformação e aniquilação, quando o skyrmion se encontra na superfície cilíndrica aberta do tipo curvatura positiva e negativa, respectivamente, com raio da curvatura variável. Diferenciando-se da superfície plana, o skyrmion pode ser deformado em uma forma elíptica na curvatura positiva. Na curvatura negativa, encontramos um raio de curvatura crítico, abaixo do qual o skyrmion é aniquilado. Na segunda parte, realizamos um estudo dinâmico numa nanofita com um defeito geométrico na forma de uma superfície cilíndrica do tipo curvatura positiva ou negativa, intercalado por duas superfícies planas. Estudamos as condições de deformação e aniquilação para vários valores do raio da curvatura, da largura do defeito geométrico e da densidade de corrente polarizada por spin, usada para mover o skyrmion na rede. Concluímos que a largura do defeito geométrico e do raio da curvatura interferem na aniquilação e deformação do skyrmion, também observamos um movimento acentuado na direção perpendicular à aplicação da corrente, mesmo com baixa densidade de corrente. Analisamos a forma do skyrmion medindo seu raio em duas direções perpendiculares e seu comportamento dinâmico ao passar pelo defeito geométrico, registrando as posições e as velocidades do centro do skyrmion. Uma força, atrativa ou repulsiva, é induzida pela curvatura. Assim, o skyrmion pode ser acelerado até sua velocidade atingir valores 14 vezes maiores que na superfície plana. Mostramos que esses resultados analíticos das simulações concordam com os resultados teóricos via equação de Thiele.
Abstract: The objective of this work is to study the behavior of skyrmions on a magnetic racetrack with a curved surface, verifying the stability, movement, and changes in the skyrmion radius at the interface of the CoPt material. We use micromagnetic simulations, which consider the dynamics of the magnetization of the spins in the lattice, using the Landau-LifshizGilbert equation, with application of the integration method, to define the configuration of the magnetic moments, considering the energies of the interactions that act in the system with the existence of a skyrmion, namely: isotropic exchange, magnetocrystalline anisotropic, dipolar and Dzyaloshinskii-Moriya. We divided the study into two parts: first, we performed a static study, where we verified the conditions of deformation and annihilation, when the skyrmion is on the open cylindrical surface of positive and negative curvature type, respectively, with variable radius of curvature. Unlike the plane surface, the skyrmion can be deformed into an elliptical shape on positive curvature. At negative curvature, we find a critical radius of curvature, below which the skyrmion is annihilated. In the second part, we performed a dynamic study on a racetrack with a geometric defect in the form of a cylindrical surface with positive or negative curvature, interspersed between two plane surfaces. We studied the deformation and annihilation conditions for various values of the radius of curvature, the width of the geometric defect and the spin-polarized current density used to move the skyrmion in the lattice. We conclude that the width of the geometric defect and the radius of curvature interfere in the annihilation and deformation of the skyrmion, we also observed a marked movement in the direction perpendicular to the current application, even with low current density. Furthermore, we analyzed the shape of the skyrmion by measuring its radius in two perpendicular directions and its dynamic behavior when passing through the geometric defect, recording the positions and velocities of the center of the skyrmion. A force, attractive or repulsive, is induced by the curvature. Thus, the skyrmion can be accelerated until its speed reaches values 14 times greater than on the plane surface. We show that these analytical results of the simulations agree with the theoretical results via Thiele’s equation.
Palavras-chave: Skyrmion
Superfície curvada
Defeito geométrico
Simulação micromagnética
Equação de Thiele
Skyrmion
Curved surface
Geometric defect
Micromagnetic simulations
Thiele’s equation
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Programa: Programa de Pós-graduação em Física
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15352
Data do documento: 15-Mar-2023
Aparece nas coleções:Doutorado em Física (Teses)



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