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llg方程

LLG方程,全稱為Landau-Lifshitz-Gilbert方程,是描述鐵磁材料中磁化動力學的微分方程。該方程在磁動力學中的地位相當於經典物理中的牛頓第二定律。LLG方程可以表示為:

∂m∂t=−γm×Heff+αm×∂m∂t

其中,m代表磁矩,t代表時間,γ是旋磁比,Heff是有效磁場強度,包括外加場、形狀各向異性導致的退磁場以及磁晶各向異性導致的各向異性場。α是阻尼因子,代表的是阻尼項,類似於運動的物體會受到空氣的阻尼一樣,阻尼矩某種程度上也會阻止磁矩進動的發生,將磁矩拉到沿著外磁場的方向。

LLG方程包括兩個主要部分:預cession項和阻尼項。預cession項描述了磁矩在一個有效磁場中的旋轉,阻尼項則表示了這個旋轉是如何被阻尼的。當α很小的時候,α2可以忽略,此時LLG方程可以寫為:

(1+α2)dmdt=−γμ0(m×H)−αγμ0[m×(m×H)]

或者等價形式:

dmdt=−γμ0(m×H)+α(m×dmdt)

其中,H是磁場強度。

LLG方程通常用於描述鐵磁材料的磁矩如何隨時間變化。然而,當獨立自旋在激發過程中發生退相位的時候,磁矩m的大小會隨著時間發生變化,此時方程基本假設不成立,方程不適用。此外,當電荷流穿過鐵磁/非磁/鐵磁三層膜結構時,會在其鐵磁和非鐵磁的界面處產生磁阻尼係數的局部增加,當電荷流超過一定閾值時,阻尼項會反號,即磁阻尼係數α取值為負,進而帶動磁矩m進動甚至翻轉至與磁場H反平行的方向。