磁多层系统中 Hopfion 的创制与确认
介观与纳米尺度物理
2021-03-25 v1
摘要
拓扑孤子在经典场论中已被研究数十年，并近来开始影响凝聚态物理。在这些孤子中，磁性 skyrmion 是具有磁化连续缠绕的二维类粒子对象，而磁性 Hopfion 是可以由扭曲 skyrmion 弦的闭合环形成的三维拓扑孤子。尽管针对磁性 skyrmion 的基础理解与先进存储和逻辑器件中潜在应用的 intense 研究正在进行，磁性 Hopfion 的实验创制与确认迄今仍难以实现。理论模型表明 Hopfion 可在受阻或手性磁系统中稳定，且目标 skyrmion 可通过调节其垂直磁各向异性转变为 Hopfion。在此，我们呈现了在已知承载目标 skyrmion 的 Ir/Co/Pt 磁多层制成纳米级圆盘中所创制的磁性 Hopfion 的实验证据。区分磁性 Hopfion 与目标 skyrmion 的三维自旋纹理，通过结合两种先进的元件特异性磁 X 射线显微技术（横向分辨率约 20-30nm），以 X 射线磁圆二色性效应作为表面敏感 X 射线光电子发射电子显微术和体敏感软 X 射线透射显微术中的磁对比机制得以确认。我们预期这些结果将激发对具有不同拓扑的 Hopfion 及其在三维自旋电子器件中潜在应用的进一步研究。
引用
@article{arxiv.2010.08674,
title = {Creation and confirmation of Hopfions in magnetic multilayer systems},
author = {N. Kent and N. Reynolds and D. Raftrey and I. T. G. Campbell and S. Virasawmy and S. Dhuey and R. V. Chopdekar and A. Hierro-Rodriguez and A. Sorrentino and E. Pereiro and S. Ferrer and F. Hellman and P. Sutcliffe and P. Fischer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.08674},
year = {2021}
}
备注
18 pages, 3 figures