在Ta/CoFeB/MgO薄膜中通过尺寸与密度控制观测多斯格明子客体
介观与纳米尺度物理
2021-03-04 v2
摘要
磁性斯格明子是具有非平凡拓扑的手性自旋织构，为未来磁存储与记忆器件提供了潜力。本文展示了在Ta/CoFeB/MgO三层膜中对磁性斯格明子尺寸与密度的受控形成与调节。它是用作CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结底电极集成的理想候选。在接近面外到面内磁相变的CoFeB厚度附近调节，我们发现微弱的能量贡献使得斯格明子能在狭窄的厚度窗口内形成，对应于仅约10 pm的CoFeB厚度变化。利用具有定量图像处理的磁光成像，可分析阿贝极限以下的斯格明子直径与分布变化。我们展示了高度的直径与密度控制能力。通过适当的磁场初始化可设定零场稳定斯格明子。所展示的可调性及对斯格明子形成的理解程度，为未来基于斯格明子的磁存储器铺平了道路。此外，我们展示了单个斯格明子向复杂拓扑客体的受控合并。我们将结果与为描述任意拓扑荷n的孤子性质而发展的baby-Skyrme模型进行比较，并展示形成多斯格明子客体的能力。这些客体对未来孤子拓扑行为的数学基础研究将颇具趣味。
引用
@article{arxiv.2011.07336,
title = {Observation of multi-skyrmion objects created by size and density control in Ta/CoFeB/MgO films},
author = {Christian Denker and Sören Nielsen and Enno Lage and Malte Römer-Stumm and Hauke Heyen and Yannik Junk and Jakob Walowski and Konrad Waldorf and Markus Münzenberg and Jeffrey McCord},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.07336},
year = {2021}
}
备注
21 pages, 4 figures plus supplementary