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磁性和旋转

磁性和旋转

Skyrmion样物体出现在超薄磁膜中

20 Apr 2021 IsabelleDumé.
联络旋转晶体

寻找磁性跳闸的科学家 - 带有涡旋结构的Quasipartiply - 相反,偶然发现了更不寻常的东西。英国沃里克大学的研究人员表示,他们称之为“未加密的旋转晶体”的对象类似于用铁电和铁磁层隐藏在超薄薄膜中的潜水膜,并且可用于制造用于下一代计算机存储器的存储比特。

臭鼬存在于许多结构中,特别是磁性薄膜和多层,并且对外部扰动具有鲁棒性。在几十纳米横跨时,它们远小于用于在当今磁盘驱动器中编码数据的磁域。这使得它们是未来数据存储技术的理想构建块,例如“赛马场”记忆。

研究人员通过在霍尔效应中发现不寻常的特征(例如,异常电阻率)来识别材料中的臭鼬,当电子在存在磁场的情况下通过导体流过导体时发生。所施加的磁场施加在电子上的侧向力,导致与场的强度成比例的电压差。如果导体具有内部磁场或磁性旋转纹理,则这也影响电子。

铁电铁磁性双层

最近对甲丁烯酸锶的铁磁性材料的研究(Srruo3)为为什么存在这些不寻常的功能而产生相互矛盾的证据。进一步调查,一支由此引领的团队 马林阿列克斯 构造了由Srruo薄膜组成的双层3 和铅钛酸铅薄膜(PBTIO3),它是铁电。这两层分别以3nm和10nm厚的原子平坦。

在这些双层系统中,铁电材料(具有与铁磁性相同的永久电偶极矩具有永磁偶极矩的瞬间)诱导扭曲铁磁素的原子结构的电场。研究人员解释说,这种失真打破了铁圆环的对称性。

通过测量与电子显微镜的这种对称性,Alexe和同事证实已知的电子相互作用稳定臭氧(Dzyaloshinski-Moriya相互作用)在工作。他们还测量了它们srruo的电阻率3-pbtio3 双层和鉴定的特征类似于称为拓扑霍尔效应的霍尔效应变体。当沿着磁场垂直于其表面施加的磁场施加电压沿着薄的导电片施加电压时,发生这种类型的霍尔效应,并且它是Skyrmion系统的预期特征。

根本不是斯科际

此时,结果令人惊讶的转弯。当研究人员使用磁力显微镜来研究其材料的微磁结构的拓扑时,他们观察到基于矩形的格子,而不是它们预期的六边形。这种矩形晶格含有磁畴,其中臭虫应该作为个体隔离粒子发现,但是他们观察到的域在绳子或项链上看起来更像珠子。珠子也没有完美的圆圈,进一步意味着实际存在的域不是拓扑保护的或隔离的域。

仔细检查图像显示,该结构根本不是Skyrmion,解释了研究铅作者 萨姆Seddon.. “他说,斯肯基队导致它自己的复杂霍尔效应,并且当观察到类似看起来的效果时,它通常被视为斯基尔的签名,“他说。 “我们’找到了一个非常有序的域结构,就像斯基氏格子一样形成,但它们只是手感而不是拓扑保护。现实空间成像证据的表明是什么?你不是’T需要一种拓扑领域来引起这种霍尔的效果。”

Alexe增加了这些类型的铁电和铁磁性材料之间的界面可用于新型计算机存储器。 “因为可以永久地切换铁电偏振,这会改变铁磁素中的量子效果,并且可能向我们提供用于下一个量子计算机的材料方向,”他说。 “这些需要在极端温度下工作的稳定材料,是低功耗,可以长时间存储信息,所以所有的成分都在这里。”

研究人员,谁报告他们的工作 自然通信说,说他们现在计划继续探测这种类型的对称性突破可能产生的异常物理。 “我们将研究例如通过不同系统中的人工对称性诱导的新功能,包括这些复杂的旋转纹理,以及二维和光学活性材料,”Alexe告诉 物理世界.

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者