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Type: Tese
Title: Comportamento estático e dinâmico de skyrmions em nanofitas magnéticas curvadas via simulação micromagnética
Author: Farias, Wanglêsio Silveira de
First Advisor: Coura, Pablo Zimmermann
Referee Member: Santos, Vagson Luiz de Carvalho
Referee Member: Leonel, Sidiney de Andrade
Referee Member: Furones, Maikel Yusat Ballester
Referee Member: Sato, Fernando
Referee Member: 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.
Keywords: 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
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Física
Access Type: Acesso Aberto
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
DOI: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2023/00092
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15352
Issue Date: 15-Mar-2023
Appears in Collections:Doutorado em Física (Teses)



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