Группа профессора Чжан Ина из Института физики Китайской академии наук (CAS) в сотрудничестве с отечественными университетами и Лос-Аламосской национальной лабораторией в США экспериментально наблюдала антискирмионное скольжение, вызванное током.
Их работа была опубликована в Природа материалы 11 апреля.
Магнитные (анти)скирмионы с топологически защищенными спиновыми структурами перспективны в качестве информационных единиц нового поколения в устройствах спинтроники. Возможность транспортировки (анти)скирмионов с помощью электрического тока особенно интересна для высокоэффективного хранения и обработки данных. Однако основными проблемами являются нежелательное боковое отклонение к краю образца и возможная аннигиляция из-за силы Магнуса из-за (анти)скирмион-эффектов Холла.
При постоянной поддержке члена CAS Шэнь Баогена исследовательская группа профессора Чжана создала специальную платформу для определения характеристик намагничивания с помощью сфокусированной ионно-лучевой микроскопии, Лоренц-просвечивающей электронной микроскопии (L-TEM), нескольких держателей in-situ и т. д.
Платформа является мощным средством прямого изучения топологических областей со сверхвысоким пространственным разрешением в различных внешних полях. Исследователи использовали эту платформу для систематического изучения генерации и манипулирования скирмионами во многих видах материалов, накопив таким образом богатый опыт.
В этом исследовании исследователи успешно продемонстрировали прямолинейную динамику антискирмионов, управляемых электрическим током, при комнатной температуре и без присутствия внешнего магнитного поля в Mn.1.4Хиральный магнит PtSn.
Это достижение было реализовано путем внедрения антискирмионов в сильно коррелированные спиральные полосовые домены, в отличие от обычного манипулирования топологическими скирмионами на ферромагнитном фоне. Эти полосовые домены естественным образом образуют одномерные линейные треки, вдоль которых инициируется антискирмионное скольжение при малых плотностях тока и без поперечного отклонения за счет антискирмионного эффекта Холла.
По мнению исследователей, более высокую подвижность антискирмионов на фоне спиральных полос можно хорошо понять с помощью микромагнитного моделирования и теории коллективного пиннинга, позволяющей легко устранить случайные потенциалы пиннинга.
-
Влияние направления, плотности и периода импульса электрического тока на скольжение антискирмиона по прямополосовой области. Кредит: Институт физики.
-
Мероны при комнатной температуре, скользящие в полосовых доменах в нулевом поле. Кредит: Институт физики.
Кроме того, этот метод можно распространить на скользящее движение меронов или скирмионов в полосовых доменах, что еще раз демонстрирует его общую применимость.
Таким образом, демонстрация и всестороннее понимание движения антискирмионов по естественным прямым траекториям при низких плотностях тока, преодолевая при этом отклонение в широком диапазоне температур и нулевом магнитном поле, открывает новую перспективу для применения (анти)скирмионов в спинтронике.