具有手性的超薄铁磁膜中对称交换作用的量化

对称（海森堡）交换相互作用是磁性的基础，在设计具有新奇涌现现象和器件应用的磁性材料中具有关键重要性。然而，对于超薄（$\sim$ 1 nm）磁性膜，量化交换极其困难，因为可靠用于块体材料的技术和近似在二维（2D）极限下基本不适用。在此，我们提出并对比了在一系列五种 Co/Pt 基超薄（$1-2$ nm）膜上通过多种方法测量交换刚度 $A$ 的结果。我们比较了以下结果：(a) 通过布里渊光散射（BLS）的自旋波谱学，(b) 描述由磁强计获得的磁化温度依赖关系的三种解析模型，(c) 微观畴周期性测量与模拟，以及 (d) 第一性原理密度泛函理论（DFT）计算。尽管不同方法在样品间呈现出一些定性一致的趋势，我们注意到，对于任意给定样品，各技术得到的 $A$ 绝对值存在显著差异（高达 $5\times$），这与文献中报道的名义相似样品的 $A$ 差异一致。我们分析了各方法间差异的可能来源，特别包括它们与自旋波色散的关系以及所探测的波矢范围。我们比较了这些技术的优势与局限，并概述了它们在表征超薄膜中交换相互作用方面未来使用的方向。