We optimize a vector network analyzer ferromagnetic resonance (VNA-FMR) measurement system to study spin dynamics and Gilbert damping parameters of thin ferromagnetic films. In order to obtain accurate damping parameters, careful determination of the susceptibility line-width is required. The measured S-parameters are converted into the corresponding susceptibility through a calibration processes. From the line-width measurements, we can successfully extract the saturation magnetizations and Gilbert damping parameters of 5-, 8-, and 10-nm thick $Ni_{81}Fe_{19}$ (Py) films.
전도성 저항특성이 우수한 비정질 CoFeHfO재료의 자화곡선 및 토오크 측정으로부터 포화자화량 및 일축이방성상수를 도출하였으며, 이들 결과를 Landau-Lifshitz-Gilbert(LLG) 이론에 적용하여 마이크로파대역의 복소투자율 특성을 분석하였다. LLG 분석 결과 CoFeHfO 박막 재료의 감쇠상수(damping factor)는 ${\alpha}$ = 0.014로 매우 작은 값을 보였다. 이는 CoFeHfO 재료 내에 존재하는 다양한 자성상(magnetic phase)들 중 감쇠상수가 현저히 작은 자성상들에 의하여 유발되었음을 자기장의 세기에 따른 FMR(ferromagnetic resonance) 신호의 선폭 분석을 통하여 알 수 있었다.
Fe-5.7% Al 합금에 탄소 및 미량 합금원소를 첨가하고 그 제진특성 변화를 결정립 크기 및 자기적 특성과 관련하여 관찰하였으며, 탄소의 거동을 XRD 및 EDS로 조사하였다. 이 합금은 강자성형 제진 양상을 나타냈고, 제3원소 첨가는 그 SDC를 악화시키며 특히 탄소는 현저하였다. 제진 특성은 결정립 크기와는 직접적인 상관관계가 없었고, 자기이력곡선 면적은 상관관계가 있었다. 탄소가 이 합금의 제진특성을 악화시키는 원인은 고용탄소에 의한 $90^{\circ}$ 자구벽의 고착이 주원인이었으며, 탄화물도 자구벽의 이동을 방해할 것이므로 제진특성에 악영향을 미치는 것으로 해석되었다.
Here we report a theoretical description of ferromagnetic vortex dynamics. Based on Thiele's formulation of the Landau-Lifshitz-Gilbert equation, the motion of the vortex core could be described by a function of the vortex core position. Under a parabolic potential generated in the circular magnetic patterns, the vortex core showed a circular rotation-namely the gyrotropic motion, which could be described by a 2-dimensional simple harmonic oscillator. The gyrotropic frequency and apparent damping constant were predicted and compared with the values obtained micromagnetic calculation.
본 논문에서는 수 백 나노미터 크기의 자성 소자에서 존재하는 강자기 소용돌이 구조의 운동에 대한 이론을 제시한다. LLG 방정식으로부터 유도된 운동방정식, 즉 Thiele 방정식에 그 이후 밝혀진 이론적 결과들을 도입하여 강자기 소용돌이의 감쇠 단조화 운동방정식을 도출하였다. 이러한 운동방정식으로부터 감쇠 단조화 운동의 고유 진동수와 감쇠 상수를 나타내는 수식을 유도하였으며, 유도된 수식을 micromagnetic 시늉 실험을 통하여 검증하였다.
Effects of the amount of flake type graphite, morphology and (V,Mo)carbides on the specific damping capacity of austenitic low thermal expansion cast irons were investigated. Specific damping capacity(SDC) of low thermal expansion cast irons increased with the increased amount of graphite. Specific damping capacity of low thermal expansion cast iron decreased with the increased Young's modulus. In the case of V and Mo addition, SDC decreased with the increased amount of carbides. Specific damping capacity increased about 2% by the movement of magenetic domains which appeared in ferromagnetic materials.
본 연구에서는 두께가 다른 비정질 CoFeB 박막 재료에서 측정한 강자성 및 스핀파 공명 신호를 비교 분석하였다. 강자성 공명 자기장($H_{FMR}$)은 두께에 거의 무관하게 일정한 값을 갖는 반면 스핀파 공명 자기장($H_{SWR}$)은 CoFeB의 두께에 의존하는 스핀파 모드들에 대한 이론 값과 일치하였다. 수평면에서 자기장 각도에 따른 $H_{FMR}$ 측정 결과로부터 CoFeB 재료의 일축이방성 자기장은 37 Oe였다. 한편 $H_{SWR}$은 $H_{FMR}$과 동일한 각도 의존성을 보였으며, 스핀파 공명 신호의 크기는 강자성 공명 신호에 비하여 약 5.7배 증가하였다. 이러한 증가는 비정질 재료의 작은 감쇠 상수에 의한 저감이 작은 스핀파의 진행 특성 및 균일한 자화에 의한 이상적인 정상파 형성 조건에 기인함을 알 수 있었다.
본 연구에서는 벡터 네트워크 분석기(vector network analyzer; VNA)와 코플라나 전송선(coplanar waveguide; CPW)을 이용한 강자성 공명 측정 방법을 개발하기 위해 두께가 각각 10, 20, 40 nm인 $Ni_{81}Fe_{19}$(Permalloy; Py) 합금 박막을 증착하여 측정하였다. 유리기판 위에 패터닝 작업을 거쳐 CPW를 형성하고 제작된 CPW 위에 Py 박막을 직접 올려놓아 시료의 반사/투과계수인 S-파라미터를 측정하였다. 외부자기장을 0 Oe에서 490 Oe까지 변화 시키며 측정해본 결과 Py 박막의 공명주파수는 2.5 GHz에서 7 GHz 범위 내에서 나타났으며 외부자기장의 세기가 커짐에 따라 공명주파수도 증가함을 확인하였다. S-파라미터를 분석하여 나온 공명주파수와 반치폭을 이용하여 포화자화량과 길버트 감쇠 상수를 구한 결과 Py 박막 40 nm에서 길버트 감쇠 상수 값 0.0124($\pm$0.0008)를 구했고 이는 선행 연구되었던 일반적인 강자성 공명 측정값과 일치함을 볼 수 있었다. 또한 두께별 의존도를 조사해본 결과 두께가 작아질수록 S-파라미터의 세기가 작아지는 것을 확인 할 수 있었으며, 강자성공명 분석 결과에서 Py 박막의 두께가 10 nm에서 40 nm까지 증가할 때 유효 포화 자화가 7.205($\pm$0.013) kOe에서 7.840($\pm$0.014) kOe로 증가하는 것을 확인 할 수 있었다.
The concept of structural vibration control is to absorb vibration energy of the structure by introducing auxiliary devices. Various types of structural vibration control theories and devices have been recently developed and introduced into mechanical systems. One of such devices is damper employing controllable fluids such as ElectroRheological (ER) or MagnetoRheological (MR) fluids. MagnetoRheological (MR) materials are suspensions of fine magnetizable ferromagnetic particles in a non-magnetic medium exhibiting controllable rheological behaviour in the presence of an applied magnetic field. This paper presents the modelling of an MRfluid damper. The damper model is developed based on Newtonian shear flow and Bingham plastic shear flow models. The geometric parameters are varied to get the optimised damper characteristics. The numerical analysis is carried out to estimate the damping coefficient and damping force. The analytical results are compared with the experimental results. The results confirm that MR damper is one of the most promising new semi-active devices for structural vibration control.
Kim, Changsoo;Moon, Kyoung-Woong;Chun, Byong Sun;Kim, Dongseok;Hwang, Chanyong
한국자기공명학회논문지
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제23권2호
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pp.46-50
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2019
Spin orbit torque would be applied as the next generation of MRAM, so many researchers are interested in related field. To make a more efficient device, electric current should convert into spin current with high efficiency. Moreover, it becomes important to measure efficiency of spin orbit torque accurately. We measured spin torque FMR of W/CoFeB hetero structure system with direct current. The efficiencies of the damping like torque and field like torque were measured by using the linewidth and on-resonance field proportional to direct current. In addition, we analyzed that a quadratic shift of the on-response field was caused by the Joule heating.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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