一种基于反铁磁Bimeron产生磁子频率梳的方法

本发明属于自旋电子领域，具体涉及一种基于反铁磁bimeron产生磁子频率梳的方法。

背景技术：

1、磁子频率梳是一种独特的自旋波谱，其特点是一系列均匀间隔的频率峰，类似于梳齿。磁子是磁性材料中的自旋波量子。先前的研究表明，产生磁子频率梳涉及非线性散射现象，通常涉及拓扑磁性孤子，如skyrmions、vortices和domain?walls。为了扩展应用领域，有必要探索能够产生具有附加特性的磁子频率梳的新型磁性材料和结构。

2、磁性bimeron由一个meron和一个anti-meron组成，中间由一个条纹磁域分隔，可以被视为奈尔型skyrmion旋转到平面方向的纹理。因此，bimeron表现出一系列与skyrmion类似的特性，比如都可以通过自旋电流和磁场驱动。

3、最近的研究表明，在反铁磁体中，通过极化磁子与skyrmion的非线性散射，可以产生太赫兹频率的磁子频率梳。然而磁子与反铁磁bimeron之间的非线性相互作用的问题尚未解决，磁子与bimeron散射是否能够产生磁子频率梳也尚未得知。

技术实现思路

1、基于上述问题，本发明提供一直基于反铁磁bimeron产生磁子频率梳的方法。

2、为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

3、首先，构建一个含有稳磁性bimeron的反铁磁系统；其次，理论计算反铁磁薄膜的色散关系，以便确定能够在薄膜中进行传输的自旋波的频率范围，然后，通过施加外场的方式来激发含有奈尔型bimeron的薄膜的内在频谱以确定bimeron的呼吸频率。最后根据测出的呼吸频率来施加外场，与另一外场激发的自旋波耦合产生频率梳。

4、具体包含以下步骤：

5、s1、利用反铁磁薄膜产生一个磁性bimeron；

6、s2、通过下式求解出反铁磁薄膜中自旋波的频率范围：

7、

8、其中，ω±表示自旋波的频率，k＝(kx,ky)为自旋波的波矢量，‘±’对应右旋和左旋的自旋波，γ表示旋磁比，h是外场振幅大小，j是交换常数，k是晶格各向异性常数，d为dmi相互作用常数，a表示晶格常数；

9、s3、通过在反铁磁薄膜上施加外磁场的方式，获得反铁磁薄膜的内部频谱，对内部频谱上的每个峰值点进行分析，在整个薄膜上施加峰值点对应的频率的单频场，通过观察bimeron的半径和位置变化，从而确定bimeron的呼吸频率；

10、s4、对反铁磁薄膜施加双外场，具体为以s2中得到的自旋波的频率范围施加单频驱动场，再以s3得到的bimeron的呼吸频率施加单频驱动场，从而通过耦合产生频率梳。本步骤中三磁子过程中的自旋波模式和bimeron呼吸模式这两个基础模式都将被激发出来，再加上bimeron周围大梯度的磁矩变化对三磁子过程的增强，在三磁子过程的链式反应下自旋频率梳成功在模拟上实现。

11、进一步的，s1中所述反铁磁薄膜的材料参数为：交换作用常数aex＝3.295pj/m，各向异性常数ku＝1.16×105j/m3，界面dm相互作用常数d＝0.7mj/m2，饱和磁化强度ms＝3.76×105a/m，吉尔伯特阻尼常数α＝1×10-3，反铁磁薄膜的尺寸为1000×1000×1nm3；然后在反铁磁薄膜中心通过翻转磁矩的方法产生一个磁性bimeron。

12、进一步的，s2计算得到的自旋波的频率范围为：在反铁磁薄膜中当自旋波沿x方向传播时，自旋波的频率范围为0.261thz～1.5thz；当自旋波沿y方向传播时，自旋波的频率范围为0.216thz～1.5thz。

13、进一步的，s3中所述获得反铁磁薄膜的内部频谱的具体方法为：在整个反铁磁薄膜上施加一个辛格函数形式的外磁场，将反铁磁薄膜划分为多个离散的单元，对每个单元的模拟结果进行标准快速傅里叶变换，然后对整个薄膜的所有剖分单元进行求和平均，从而得到这个薄膜系统的内部频谱。

14、进一步的，所述辛格函数形式的外磁场为其中h0＝10mt为外磁场振幅，ωh/2π＝1.5thz为截止频率，表示外磁场沿x方向。

15、本发明的有益效果为，本发明提供了一种基于反铁磁bimeron产生磁子频率梳的新方法，扩展了磁子频率梳的应用领域。磁子频率梳的生成涉及非线性散射现象，为了更深入的研究该现象的丰富特性，探索具有附加特性的磁子频率梳的新型磁性材料和结构时有是必要的。通过利用反铁磁bimeron结构中的磁子频率梳，可以开发出具有超快响应和调控特性的磁子器件，这些器件可能在光谱分析、计量测量和传感器等领域发挥重要作用。

技术特征：

1.一种基于反铁磁bimeron产生磁子频率梳的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于反铁磁bimeron产生磁子频率梳的方法，其特征在于，s1中所述反铁磁薄膜的材料参数为：交换作用常数aex＝3.295pj/m，各向异性常数ku＝1.16×105j/m3，界面dm相互作用常数d＝0.7mj/m2，饱和磁化强度ms＝3.76×105a/m，吉尔伯特阻尼常数α＝1×10-3，反铁磁薄膜的尺寸为1000×1000×1nm3；然后在反铁磁薄膜中心通过翻转磁矩的方法产生一个磁性bimeron。

3.根据权利要求2所述的一种基于反铁磁bimeron产生磁子频率梳的方法，其特征在于，s2计算得到的自旋波的频率范围为：在反铁磁薄膜中当自旋波沿x方向传播时，自旋波的频率范围为0.261thz～1.5thz；当自旋波沿y方向传播时，自旋波的频率范围为0.216thz～1.5thz。

4.根据权利要求1所述的一种基于反铁磁bimeron产生磁子频率梳的方法，其特征在于，s3中所述获得反铁磁薄膜的内部频谱的具体方法为：在整个反铁磁薄膜上施加一个辛格函数形式的外磁场，将反铁磁薄膜划分为多个离散的单元，对每个单元的模拟结果进行标准快速傅里叶变换，然后对整个薄膜的所有剖分单元进行求和平均，从而得到这个薄膜系统的内部频谱。

5.根据权利要求4所述的一种基于反铁磁bimeron产生磁子频率梳的方法，其特征在于，所述辛格函数形式的外磁场为其中h0＝10mt为外磁场振幅，ωh/2π＝1.5thz为截止频率,表示外磁场沿x方向。

技术总结
本发明属于自旋电子领域，具体涉及一种基于反铁磁Bimeron产生磁子频率梳的方法。本发明的主要步骤为：构建一个含有稳磁性Bimeron的反铁磁系统；理论计算反铁磁薄膜的色散关系，以便确定能够在薄膜中进行传输的自旋波的频率范围；通过施加外场的方式来激发含有奈尔型Bimeron的薄膜的内在频谱以确定Bimeron的呼吸频率，最后根据测出的呼吸频率来施加外场，与另一外场激发的自旋波耦合产生频率梳。本发明提供了一种基于反铁磁Bimeron产生磁子频率梳的新方法，扩展了磁子频率梳的应用领域。

技术研发人员：张春喜,金哲珺雨,刘雪娟,严鹏
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24