MnFeCoGe 六角磁体中依赖于自旋序的 skyrmion 稳定化
材料科学
2025-01-17 v1
摘要
中心对称系统中的拓扑磁 skyrmion 在其螺旋度上具有更高的自由度，因此在包括基于 skyrmion 的量子计算在内的先进自旋电子学中具有巨大潜力。然而，中心对称磁体除了拓扑 skyrmion 外还表现出非拓扑平庸气泡。因此，研究不同磁基态及其底层相互作用对中心对称磁体中磁 skyrmion 稳定化的影响是当务之急。在此，我们结合理论与实验，研究了一系列交换受阻非共线铁磁系统 MnFe1-xCoxGe 中非共线磁基态对 skyrmion 稳定化的作用。借助中子衍射(ND)和洛伦兹透射电子显微镜(LTEM)研究，我们表明六角 skyrmion 晶格仅当底层磁基态为具有易轴各向异性的共线时，才作为稳定的场驱动态出现。相反，在非共线磁有序且具有部分面内各向异性的情况下，非拓扑 II 型气泡被发现是稳定态。此外，我们还发现当系统经历从易轴到易锥铁磁相的自旋重取向转变时，skyrmion 转变为非拓扑气泡。我们的结果明确确立了面内磁矩/各向异性在共线和非共线磁体中都阻碍 skyrmion 稳定性的重要作用。因此，本研究为通过改变材料本征特性来调控偶极 skyrmion 的稳定性提供了广泛机遇。
引用
@article{arxiv.2311.15823,
title = {Spin order dependent skyrmion stabilization in MnFeCoGe hexagonal magnets},
author = {Dola Chakrabartty and Mihir Sahoo and Amit Kumar and Sk Jamaluddin and Bimalesh Giri and Hitesh Chhabra and Kalpataru Pradhan and Ajaya K. Nayak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.15823},
year = {2025}
}
备注
18 pages, 4 figures