曲率对垂直磁化薄膜中手性与磁构型的影响
材料科学
2025-08-07 v2
摘要
通过在三维（3D）磁纳米结构中引入曲率，可实现对局部能量景观的受控调制，从而修改与下一代自旋电子器件相关的非共线自旋纹理。在本研究中，我们实验性地考察了沀铜纳米网格（直径可达50纳米，长度可达几微米）上 deposited 的 Co/Pd 多层膜中3D磁化纹理，后者表现出强垂直磁各向异性（PMA）。利用磁软X射线纳米断层扫描技术，我们以约30纳米的空间分辨率重建了3D磁域图案。该方法提供有关磁化方向和大小的详细信息。我们的结果表明，Co/Pd 多层结构中的界面各向异性驱动磁化方向指向局部表面法向。与平面薄膜中典型的 labyrinth 域不同，曲率纳米线的存在显著改变了域结构，域相对于纳米线轴线在近处优先对齐，而在远处则采取随机取向。我们直接观察到了曲率诱导的德莫森-莫里亚相互作用（DMI），其定量约为 Co/Pd 堆叠中固有 DMI 的三分之一。曲率诱导的 DMI 增强了 Néel 类型域壁的稳定性。这些实验观察还得到了微磁动力学模拟的支持。总体而言，本研究表明，在磁纳米结构中引入曲率提供了一种强大的策略，用于调制复杂磁行为，为设计先进的3D轨道存储和神经形态计算器件铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2506.05938,
title = {Curvature induced modifications of chirality and magnetic configuration in perpendicular magnetized films},
author = {David Raftrey and Dhritiman Bhattacharya and Colin Langton and Bradley Fugetta and Subhashree Satapathy and Olha Bezsmertna and Andrea Sorrentino and Denys Makarov and Gen Yin and Peter Fischer and Kai Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.05938},
year = {2025}
}