強磁性ナノワイヤおよびナノ層の大きさ依存性によるキュリー温度のマイクロマグネティックシミュレーション

Core Concepts

強磁性ナノワイヤおよびナノ層の大きさに応じてキュリー温度が変化することを示す。大きさが小さくなるほどキュリー温度が低下し、その変化は相関長と臨界指数を用いた理論式で表すことができる。

Abstract

本研究では、ランダウ・リフシッツ・ギルバート方程式を有限温度領域で解くことで、強磁性ナノワイヤおよびナノ層のキュリー温度の大きさ依存性を調べた。 計算セルサイズに応じて温度をスケーリングすることで、実験値に近いキュリー温度を得ることができた。 ナノワイヤおよびナノ層の最小サイズdに対して、バルクのキュリー温度TC(∞)との差がdの-2乗に比例するという理論式を確認した。 相関長ξ0はナノメートルオーダーの値となり、実験や他のシミュレーションと一致する。 臨界指数λは2付近の値となり、平均場理論の予想と近い値を示した。 サイズが小さくなるほどキュリー温度が低下し、その変化はより顕著にナノワイヤで観察された。

Stats

キュリー温度TC(d)は、最小サイズdが小さくなるほど低下する。 ナノワイヤの場合: TC(41 nm) = 1427.26 K (Co)、1090.05 K (Fe)、579.62 K (Ni) TC(11 nm) = 1342.04 K (Co)、1036.53 K (Fe)、544.83 K (Ni) ナノ層の場合: TC(41 nm) = 1433.91 K (Co)、1095.33 K (Fe)、582.39 K (Ni) TC(11 nm) = 1398.09 K (Co)、1071.33 K (Fe)、567.33 K (Ni)

Quotes

"キュリー温度TC(d)は、最小サイズdが小さくなるほど低下する。" "相関長ξ0はナノメートルオーダーの値となり、実験や他のシミュレーションと一致する。" "臨界指数λは2付近の値となり、平均場理論の予想と近い値を示した。"

Key Insights Distilled From

Micromagnetic simulations of the size dependence of the Curie temperature in ferromagnetic nanowires and nanolayers

by Clém... at arxiv.org 04-26-2024

https://arxiv.org/pdf/2401.05722.pdf

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