利用非磁性点接触产生 Skyrmion 及其 Hall 效应

为实现基于功能性 skyrmion 的自旋电子器件，skyrmion 的可控产生与操控至关重要。虽然利用磁性几何收缩产生 skyrmion 已被证实，但该方法难以与后续的 skyrmion 可控操控相结合。磁性收缩产生 skyrmion 的高效率限制了有用电流密度，导致随机的 skyrmion 运动，这可能掩盖诸如 skyrmion Hall 效应等拓扑现象。为解决此问题，我们在 Ta/CoFeB/TaOx 三层膜器件中设计了非磁性导电 Ti/Au 点接触。通过施加高电压脉冲，我们从实验上证明了 skyrmion 可被动态产生。此外，伴随的自旋拓扑依赖的 skyrmion 动力学，即 skyrmion Hall 效应，也在同一器件中被实验观测到。该产生过程已通过微磁模拟数值重现，其中确定了 skyrmion-反 skyrmion 对产生的重要作用。在考虑空间非均匀自旋轨道力矩与 Magnus 力的贡献后，利用修正的 Thiele 方程描述了刚产生后的 skyrmion 的运动与 Hall 效应。利用非磁性点接触同时产生与操控 skyrmion，可为设计新型基于 skyrmion 的器件提供有用途径。