电荷转移界面处的拓扑霍尔效应与类斯格明子气泡
介观与纳米尺度物理
2020-11-18 v1
摘要
探索由电荷转移和强自旋轨道耦合引起的奇异界面磁性，在未来自旋电子存储的发展中具有深远应用。本文详细研究了 CaMnO3/CaIrO3/CaMnO3 三层结构中驼峰形霍尔效应的出现、调控与解释。该驼峰信号可被识别为拓扑霍尔效应，暗示类斯格明子（Skyrmion-like）磁气泡的存在；但也讨论了存在争议的另一种解释，即该信号是两个相互抵消的反常霍尔效应（Anomalous Hall Effect）回线之间的伪影。首先，通过倾斜磁场方向，霍尔信号的演化表明气泡拓扑转变为更平庸的类型。其次，通过改变 CaMnO3 厚度，找到了驼峰信号出现的最佳厚度，表明电荷转移分数的可调性。利用高分辨透射电子显微镜，还识别出一个层错，其在电荷转移分数和可能的界面 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用方面区分了顶部与底部 CaMnO3/CaIrO3 界面。最后，自旋转移力矩实验揭示了启动气泡运动的低阈值电流密度约 10^9 A/m^2。该发现为将斯格明子与反铁磁自旋电子学集成提供了一条可能路径。
引用
@article{arxiv.2006.02004,
title = {Topological Hall Effect and Skyrmion-like Bubbles at a Charge-transfer Interface},
author = {Zhi Shiuh Lim and Changjian Li and Zhen Huang and Xiao Chi and Jun Zhou and Shengwei Zeng and Ganesh Ji Omar and Yuan Ping Feng and Andrivo Rusydi and Stephen John Pennycook and Thirumalai Venkatesan and Ariando Ariando},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.02004},
year = {2020}
}
备注
Keywords: Charge transfer, Spin-orbit coupling, Topological Hall Effect, CaIrO3, Skyrmion-like bubbles