通过 Ga+ 离子辐照工程化的稳定磁性纳米畴用于确定性顺序切换

在纳米尺度上精确控制磁畴形成仍然受到随机缺陷介导和不稳定钉扎的限制，这限制了自旋电子学架构的可扩展性和可重复性。在这里，我们展示了空间工程化的各向异性梯度提供了一种确定性的替代方案。使用聚焦 Ga+ 离子辐照，我们图案化了包含纳米级“各向异性阱”的磁性能量景观，这些阱约束磁畴壁并实现双向顺序切换，而无需依赖难以控制的材料无序。一个描述梯度各向异性剖面中磁畴壁能量学的分析框架为脱钉和稳定性提供了预测性设计规则，这些规则得到了微磁学模拟和实验的支持。我们在连续铁磁薄膜中实现了可编程的多畴配置，并展示了 750 nm 区域的鲁棒、可重复切换，同时展示了 100 nm 的初步结果，接近由磁畴壁宽度设定的理论极限。通过用工程化的能量景观取代不稳定的钉扎，这种各向异性景观为确定性磁态编程建立了一种可扩展的材料策略，并为通往致密、高能效的自旋电子学和可重构磁性纳米器件开辟了一条途径。