We theoretically study a ferrimagnetic domain-wall motion driven by a rotating magnetic field. We find that, depending on the magnitude and the frequency of the rotating field, the dynamics of a ferrimagnetic domain wall can be classified into two regimes. First, when the frequency is lower than a certain critical frequency set by the field magnitude, there is a stationary solution for the domain-wall dynamics, where a domain-wall in-plane magnetization rotates in-phase with the external field. The field-induced precession of the domain wall gives rise to the translational motion of the domain wall via the gyrotropic coupling between the domain-wall angle and position. In this so-called phase-locking regime, a domain-wall velocity increases as the frequency increases. Second, when the frequency exceeds the critical frequency, a domain-wall angle precession is not synchronous with the applied field. In this phase-unlocking regime, a domain wall velocity decreases as the frequency increases. Moreover, the direction of the domain-wall motion is found to be reversed across the angular compensation point where the net spin density of the ferrimagnet changes its sign. Our work suggests that the dynamics of magnetic solitons under time-varying biases may serve as platform to study critical phenomena. In addition, high-order phase-locking phenomenon is suggested with a simple analytic interpretation.
본 논문에서는 회전자기장에 의해 유도된 자구벽 움직임을 이론적으로 제시한다. 회전자기장의 세기와 진동수에 의해 페리자성체 자구벽의 동역학이 두가지 영역으로 나뉨을 보였다. 첫번째로, 회전자기장의 진동수가 자기장의 세기에 의해 결정되는 어떤 임계진동수보다 작을 때, 자구벽의 동역학은 정상해가 존재한다. 여기서 회전자기장의 회전면에서 자구벽의 자화는 일정한 위상차이로 일정하게 회전한다. 자기장에 의한 자구벽 세차운동은 자구벽 각도와 위치의 자이로트로픽 결합에 의해 병진운동을 일으킨다. 위상잠금 영역에서는 회전자기장의 진동수에 따라 자구벽의 속력이 증가한다. 두번째로, 그 진동수가 임계진동수를 넘게 되면, 자구벽의 세차운동은 가해진 자기장과 동기화 되지 않는다. 이런 위상풀림 영역에서는 자기장의 진동수가 늘어나면 자구벽의 속력이 줄어들게 된다. 더욱이, 알짜스핀밀도의 부호가 달라지면 자구벽의 속도 방향이 바뀌게 됨도 보였다. 우리의 결과는 시간에 따라 달라지는 바이어스에 대한 자기홀로알의 동역학을 연구하기 위한 플랫폼으로서 기여할 것으로 보여지고 있다. 덧붙여, 고차항 위상잠금현상에 대한 간단한 해석적 분석도 포함하고 있다.
