利用单自旋磁力计对非共线反铁磁序进行实空间成像
材料科学
2020-11-26 v1
摘要
尽管铁磁体处于日常应用的核心，但其大磁化强度及由此产生的开关能耗令人质疑其对于可靠低功耗自旋电子器件的适用性。非共线反铁磁系统不受此问题困扰，且常具备显著额外功能：非共线自旋序可破缺空间反演对称性，从而允许电场对磁性进行控制，或产生 emergent 自旋轨道效应，实现高效的自旋-电荷相互转换。为将这些独特性质用于下一代自旋电子学，如今铁磁体常规的纳米尺度控制与成像能力必须发展为适用于反铁磁系统。在此，利用基于金刚石中单个氮-空位(NV)缺陷的非侵入式扫描纳米磁力计，我们展示了在室温下对磁性薄膜中非共线反铁磁序的首次实空间可视化。我们成像了多铁性 BiFeO 薄膜的自旋摆线，并提取出约 nm 的周期，与宏观衍射测定值一致。此外，我们利用 BiFeO 中存在的磁电耦合，通过电场操控摆线传播方向。除了凸显 NV 磁力计在纳米尺度成像复杂反铁磁序的独特潜力外，这些结果还展示了如何将 BiFeO 用作可重构纳米尺度自旋织构设计的通用平台。
引用
@article{arxiv.2011.12399,
title = {Real-space imaging of non-collinear antiferromagnetic order with a single spin magnetometer},
author = {I. Gross and W. Akhtar and V. Garcia and L. J. Martínez and S. Chouaieb and K. Garcia and C. Carrétéro and A. Barthélémy and P. Appel and P. Maletinsky and J. -V. Kim and J. Y. Chauleau and N. Jaouen and M. Viret and M. Bibes and S. Fusil and V. Jacques},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.12399},
year = {2020}
}