由体磁不对称诱导的 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用的量化
材料科学
2022-05-04 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
在超薄铁磁体/重金属（FM/HM）双层膜中，被破坏的界面反演对称性通常被认为是容纳 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用（DMI）并稳定手性自旋织构的先决条件。在这些双层膜中，DMI 的强度随 FM 层厚度增加而衰减，并在几纳米左右消失。在本研究中，通过合成较厚的 CoPt 或 FePt、CoCu 或 FeCu、FeGd 及 FeNi 组分薄膜，系统考察了由组分梯度诱导的体磁不对称（BMA）与自旋轨道耦合（SOC）对 DMI 的贡献。利用布里渊光散射谱，实验研究了在可控 BMA 方向与强度下、存在与不存在 SOC 时薄膜中 DMI 的符号与幅值。特别地，我们展示了在具有 BMA 和强 SOC 的 CoPt 或 FePt 薄膜中可实现可观的 DMI 幅值（0.15 mJ/m^2），而在其他具有 BMA 但无显著 SOC 的厚膜中观察到可忽略的 DMI 强度。基于三站点 Fert-Levy 模型和第一性原理计算进一步检验了 BMA 与 SOC 的关键作用。期望我们的发现有助于进一步理解手性磁性的起源并设计新型非共线自旋织构。
引用
@article{arxiv.2203.05220,
title = {Quantifying the Dzyaloshinskii-Moriya Interaction Induced by the Bulk Magnetic Asymmetry},
author = {Qihan Zhang and Jinghua Liang and Kaiqi Bi and Le Zhao and He Bai and Qirui Cui and Heng-An Zhou and Hao Bai and Hongmei Feng and Wenjie Song and Guozhi Chai and O. Gladii and H. Schultheiss and Tao Zhu and Junwei Zhang and Yong Peng and Hongxin Yang and Wanjun Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.05220},
year = {2022}
}
备注
Physical Review Letters, in press