《低維螺旋磁體中Skyrmions相形成及穩定機制研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由杜海峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低維螺旋磁體中Skyrmions相形成及穩定機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：杜海峰
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
具有非中心對稱立方結構的螺旋磁體，由於同時存在自旋、軌道、晶格多種自由度的關聯與耦合，表現出多種磁有序結構，其中類似於磁渦旋結構的Skyrmions相具有拓撲穩定和粒子特性，在信息存貯領域有著潛在套用價值，最近受到人們特別關注。但是在三維塊材中，Skyrmions相只存在於居里溫度附近一個小的溫度-磁場區域內，限制了對其進一步研究和它的實際套用。當材料由三維塊材變為二維薄膜時，此溫度-磁場區域能有效擴大。本項目擬利用微、納加工方法進一步把二維螺旋磁體薄膜加工成形狀、尺寸可控的納米結構，通過對不同形狀、尺寸樣品的磁電阻測量和磁疇結構直接觀察，確定空間受限效應對Skyrmions相形成和穩定機制的影響，期望通過二維薄膜的橫向控制進一步擴大Skyrmions相存在的溫度-磁場區域。
結題摘要
在本項目中,我們對低維螺旋磁體中Skyrmions(S)相的形成以及穩定性進行了深入的研究。我們基於描述螺旋磁體模型，通過理論計算以及計算機模擬提出在納米盤螺旋磁體中存在一種具有S核軸對稱的磁渦旋構型，其中S核的半徑可以通過控制盤的半徑進行調控。特別地，在一些納米盤半徑範圍內，此磁渦旋可能是體系的基態。同時，我們還詳細研究了納米盤螺旋磁體的自旋排列隨外磁場的變化規律。計算結果表明所有的自旋構型都可以簡單的看成邊緣螺旋態與體態之間的疊加，其排列類似於空間受限的第二類超導體的渦旋結構。尤其重要的是，我們通過測量單根MnSi納米線的磁輸運特性，國際上首先報導了在一維螺旋磁體材料中存在高度穩定的S相，其存在溫區從居里溫度～32K延伸到我們儀器所能達到的最低溫度～2K。以此為基礎,我們發現當納米線的直徑和單個S相比擬時候,傳統的電輸運方法確定可以確定納米線中單個S的產生以及湮滅。這些理論以及試驗結果為S相在微型化自旋電子學器件中的套用提供重要的實驗基礎。
