自旋轨道扭矩驱动的手性域壁运动：由径向磁化构成的纳米管几何结构
介观与纳米尺度物理
2025-09-15 v2
摘要
我们从理论上研究了在由具有垂直磁各向异性（PMA）的超薄层组成的径向磁化纳米管中形成的手性域壁（DW）。与具有平面磁各向异性的域壁不同，PMA纳米管中域壁的稳定配置不仅受交换相互作用影响，还受由径向磁化分量引起的磁静力学相互作用的影响。特别是，磁静力学相互作用导致类似达克赫斯特-莫里亚相互作用（DMI）的效果，稳定手性尼尔型域壁。我们推导了作用于PMA纳米管中域壁的有效磁场表达式，并使用一维解析模型量化自旋轨道扭矩（SOT）驱动的域壁运动，该模型经微磁模拟验证。我们的结果表明，PMA纳米管直径低于nm时，由磁静力学相互作用产生的DMI效应场可与材料引起的DMI贡献相当。这意味着PMA纳米管中域壁运动的方向和速度可能不同于由相同材料制成的平面纳米带中观察到的运动。此外，我们演示了域壁速度可通过调整管径和磁层的交换刚度常数来有效控制，而无需仅依赖材料引起的DMI。这些见解预计将大大扩展PMA纳米管基座域壁器件的潜在应用。
引用
@article{arxiv.2504.11005,
title = {Spin-orbit torque driven motion of chiral domain walls induced by radial magnetization in nanotube geometry},
author = {Nobuyuki Umetsu and Hiroki Tokuhira and Michael Quinsat and Hideto Horii and Tsuyoshi Kondo and Masaki Kado},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.11005},
year = {2025}
}