范德瓦耳斯反铁磁体 MnPS3 中超快电流与场驱动畴壁动力学
介观与纳米尺度物理
2020-11-04 v2 材料科学
摘要
二维（2D）范德瓦耳斯（vdW）材料中磁性的发现，为磁性基本问题研究及计算、传感与存储技术的潜在应用开辟了新领域。其中反铁磁体尤为引人关注，由于其本征反铁磁交换耦合，相对于铁磁体具有诸多优势，例如对外磁扰动的鲁棒性。该性质是反铁磁体的基石之一，意味着存储在反铁磁畴中的信息对外加磁场不可见，从而不会被擦除或操控。本文表明，尽管有此基本认识，新近发现的 vdW 反铁磁体 MnPS3 的磁畴仍可通过外磁场与电流调控。我们实现了超快畴壁动力学，在较宽磁场与电流密度范围内速度分别高达 1500 m/s 与 3000 m/s。两类畴壁动力学均由边缘终止结构决定，其产生了遵循蜂窝结构底层对称性的未补偿自旋。我们发现，属于不同磁子晶格的边缘原子起到几何收缩作用，阻碍畴壁位移；而材料两边缘均为同一子晶格原子时，则允许场驱动畴壁运动，其仅受限于反铁磁体在 25 T 以上的自旋翻转转变。反之，电流可在大多数边缘诱导畴壁运动，但两子晶格同时存在于边界处（如扶手椅形边缘）者除外。我们的结果表明，二维 vdW 反铁磁体在实际应用中的实现需要对层边缘进行工程化设计，从而在超薄器件平台上实现前所未有的功能特性。
引用
@article{arxiv.2010.10466,
title = {Ultrafast current and field driven domain-wall dynamics in van der Waals antiferromagnet MnPS3},
author = {Ignacio M. Alliati and Richard F. L. Evans and Kostya S. Novoselov and Elton J. G. Santos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.10466},
year = {2020}
}