Abstract Magnetic nanodots are of high technological importance in diverse storage and spintronics applications, especially in bit patterned media. Magnetization reversal in such nanodots typically occurs either by coherent rotation of the magnetization or along a vortex state. Other mechanisms of magnetization reversal are scarcely described in the literature. Understanding and predicting the magnetization reversal processes, however, is of utmost importance due to the varying stray fields in the different states under evolution, influencing neighboring nanodots in an array or matrix-like structure. Besides, the stability of vortex states against magnetic field changes – which corresponds to typically broad field ranges with reversible modifications of the magnetic state – influences the robustness of magnetically stored information as well as the necessary external fields for writing new information. Here we report on micromagnetic simulations on nanodots with 10 different, representative diameters and 10 dot thicknesses, respectively, giving rise to 8 possible magnetization reversal processes and suggesting the preconditions for the nucleation and propagation of one or two vortices in cylindrical iron disks. We show the impact of the dimensions and aspect ratios on all phases of magnetization reversal. This study results in a phase diagram of the different magnetization reversal processes.

中文翻译：

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不同尺寸 Fe 纳米点磁化反转过程中的涡旋和双涡旋成核

摘要磁性纳米点在各种存储和自旋电子学应用中具有很高的技术重要性，尤其是在位图介质中。这种纳米点中的磁化反转通常通过磁化的相干旋转或沿着涡流状态发生。文献中几乎没有描述磁化反转的其他机制。然而，理解和预测磁化反转过程至关重要，因为在进化过程中不同状态的杂散场会影响阵列或矩阵状结构中的相邻纳米点。除了，涡旋状态对磁场变化的稳定性——这对应于磁状态可逆修改的典型宽场范围——影响磁性存储信息的稳健性以及写入新信息所需的外部场。在这里，我们报告了对分别具有 10 个不同的代表性直径和 10 个点厚度的纳米点的微磁模拟，产生了 8 种可能的磁化反转过程，并提出了圆柱形铁盘中一两个涡旋的成核和传播的先决条件。我们展示了尺寸和纵横比对磁化反转所有阶段的影响。该研究产生了不同磁化反转过程的相图。在这里，我们报告了对分别具有 10 种不同代表性直径和 10 点厚度的纳米点的微磁模拟，产生了 8 种可能的磁化反转过程，并提出了圆柱形铁盘中一或两个涡旋的成核和传播的先决条件。我们展示了尺寸和纵横比对磁化反转所有阶段的影响。该研究产生了不同磁化反转过程的相图。在这里，我们报告了对分别具有 10 种不同代表性直径和 10 点厚度的纳米点的微磁模拟，产生了 8 种可能的磁化反转过程，并提出了圆柱形铁盘中一或两个涡旋的成核和传播的先决条件。我们展示了尺寸和纵横比对磁化反转所有阶段的影响。该研究产生了不同磁化反转过程的相图。我们展示了尺寸和纵横比对磁化反转所有阶段的影响。该研究产生了不同磁化反转过程的相图。我们展示了尺寸和纵横比对磁化反转所有阶段的影响。该研究产生了不同磁化反转过程的相图。