铁磁 Mn_4N 中可调的磁性斯格明子
介观与纳米尺度物理
2021-11-10 v1
摘要
铁磁 Mn_4N 薄膜是承载磁性斯格明子的候选材料，已证明其热稳定性可达 450°C。然而，目前尚无在该体系中观测到斯格明子的实验报道。在此，我们讨论在 MgO 衬底上溅射生长 15-17 nm Mn_4N 薄膜并以 Pt_{1-x}Cu_{x} 层作覆盖层的结果。对垂直磁滞回线的振动样品磁强计测量证实，磁性质对覆盖层成分不敏感。基于磁力显微镜测量的成像观测到尺寸为 300 至 50 nm 的斯格明子，随着 Cu 浓度从 x = 0 增至 0.9。我们进行了密度泛函理论计算，发现界面 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用（iDMI）遵循如下趋势：Mn_4N/MgO(001) < Cu/Mn_4N(001) < Pt/Mn_4N(001)。我们从这些推断，Pt_{1-x}Cu_{x} 覆盖层中的 x 可作为调控 iDMI 和控制斯格明子尺寸的稳健旋钮。本工作为实现 Mn_4N 薄膜中更小的 Néel 型斯格明子提供了指导，是构建热稳定斯格明子器件的重要一步。
引用
@article{arxiv.2111.00258,
title = {Tunable Magnetic Skyrmions in Ferrimagnetic Mn$_4$N},
author = {Chung T. Ma and Timothy Q. Hartnett and Wei Zhou and Prasanna V. Balachandran and S. Joseph Poon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.00258},
year = {2021}
}