千兆赫磁场下缺陷工程实现的斯格明子超快棘轮动力学
介观与纳米尺度物理
2020-02-27 v2
摘要
由微波磁场驱动的磁性斯格明子新型棘轮运动，其运动方向与速度可由场参数调控，为在导电性差的材料中驱动磁性斯格明子提供了一条有前景的途径。然而，作为一种间接运动，斯格明子棘轮运动速度通常低于电流驱动的直接运动。面向实际应用，重要的问题是是否存在实现磁性斯格明子超快棘轮运动的机制，以及这种新型运动如何集成到赛道型斯格明子器件中。本工作中，我们探究了 GHz 时变磁场下缺陷与边缘对磁性斯格明子棘轮运动的影响。我们证明，斯格明子的棘轮运动不仅沿缺陷轨迹或边缘被导引，而且相较于块体区域具有显著加速（因子超过十）。在约 50 mT 的场下，沿直线缺陷轨迹/边缘的斯格明子棘轮运动速度达 100 m/s，沿圆形边缘达 10^9 rad/s，可与电流驱动的直接运动相媲美。此外，沿缺陷轨迹/边缘的斯格明子棘轮运动可借由场与缺陷参数轻松调控。基于斯格明子时间平均 Thiele 方程的分析证实，这种加速效应源于当斯格明子接近缺陷轨迹或边缘时，垂直于其运动方向的时间平均驱动力增大，类似于电流驱动直接运动中所发现的现象。
引用
@article{arxiv.2002.08865,
title = {Ultrafast ratchet dynamics of skyrmion by defect engineering under gigahertz magnetic fields},
author = {Weijin Chen and Linjie Liu and Yue Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.08865},
year = {2020}
}