合成反磁体中的超出常规天空子拨领
介观与纳米尺度物理
2026-04-30 v1 材料科学
摘要
磁性天空子拨是受拓扑保护的自旋纹理，可充当可重构的纳米尺度信息载体。在合成反磁体 (SAF) 中，层间交换耦合提供了除界面迪米亚亚相互作用 (DMI) 和磁各向异性之外的额外控制参数。本文中，我们构建了一个由两种化学性质不同的铁磁体 (CoB 和 CoFeB) 组成的 SAF，在该系统中，外部磁场和层间交换对亚磁层作用不对称。这些效应的竞争作为有效场的结果，在不同的场 regime 中导致两种不同的天空子拨家族出现。在大场情况下，出现常规极性的天空子拨，核心方向与外部场相反；而在较小场情况下，出现反向极性天空子拨状态，因为有效场的符号反转并几乎饱和 CoFeB 层。返回点记忆测量确认两种家族具有独立的核化路径。利用元素解析 X 射线磁性学、相关的磁力和洛伦兹透射电子显微镜以及参数匹配的微磁模型，我们显示所有纹理仅位于 CoFeB 层中，这些层经由来自 CoB 层的鲁德曼-基特尔-卡苏亚-约瑟夫斯 (RKKY) 交换场产生。这种有效场方法为在多层结构中具有潜在应用价值的程序化三维自旋纹理提供了可靠途径，适用于天空子拨计算和自旋逻辑架构。
引用
@article{arxiv.2604.26680,
title = {Beyond conventional skyrmions in synthetic antiferromagnets},
author = {Kayla Fallon and Reshma Peremadathil-Pradeep and Christopher E. A. Barker and Zoey Tumbleson and Emily Darwin and Andrea Meo and Eloi Haltz and Benjamin A. Brereton and Trevor Almeida and Colin Kirkbride and Sara Villa and Sophie A. Morley and Mario Carpentieri and Riccardo Tomasello and Hans J. Hug and Christopher H. Marrows and Stephen McVitie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.26680},
year = {2026}
}