微结构缺陷诱导的 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用

反对称的 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用（DMI）在各种具有非中心对称晶体结构的磁性体系中，对 skyrmion 织构手性的稳定与控制起着决定性作用。DMI 一个较少被研究的方面是，由于局域结构反演对称性的破缺，人们认为该相互作用在晶态磁性材料晶格缺陷附近同样存在。若此情形产生可观的效应，则意味着 DMI 将手性引入极广泛的一类磁性材料——诸如多晶磁体等富含缺陷的体系。本文中，我们通过实验表明，微结构缺陷诱导的 DMI 在具有中心对称晶体结构的多晶铁磁体小角中子散射（SANS）截面中产生了依赖于极化的不对称项。该结果得到基于微磁学连续介质理论的理论预言的支持。这一由 Arrott 于 1963 年提出的效应，在纳米晶铽和钬（具有大晶界密度）以及机械变形的微晶钴（具有大位错密度）中得到了证实。对散射不对称性的分析可确定缺陷诱导的 DMI 常数，在 $100 \, \mathrm{K}$ 下 Tb 的 $D = 0.45 \pm 0.07 \, \mathrm{mJ/m^2}$。我们的研究证明了对于本征 DMI 为零的富含缺陷铁磁体的磁微结构，DMI 具有普遍相关性。极化 SANS 对揭示缺陷诱导 DMI 的特征具有决定性意义，这源于极化 SANS 截面对手性相互作用的独特依赖关系。该发现为研究无序材料中的缺陷诱导 skyrmionic 磁化织构开辟了道路。