王小凡同学在J. Phys. D发表研究成果

2019-3-26 16:40:44本站

磁性斯格明子(Magnetic skyrmion)是一种受拓扑保护的自旋结构。作为一种准粒子,它具有纳米量级的尺寸、拓扑稳定性、极小的电流阈值驱动,在某些材料中甚至可以在室温条件下存在,在未来自旋电子学器件中有着广泛的应用前景。然而,由于斯格明子霍尔效应,在电流驱动下,斯格明子并不是严格地沿着电流的方向运动,而是会偏离电流方向,最终斯格明子会在平面器件的边界处堆积甚至湮灭,这一点严重地阻碍了斯格明子的应用。

由于纳米管结构在切方向上没有边界,因此,即使存在斯格明子霍尔效应,斯格明子也不会在边界处消失。这激发了我们去研究斯格明子在磁性纳米管上的运动。在本文中,我们通过微磁模拟,发现斯格明子在纳米管上的运动轨迹呈螺旋状,它的轴向速度正比于所施加的电流密度。进一步地,我们观察到,即使施加很大的电流(比平面结构所加电流大1-2个数量级),斯格明子仍然能在纳米管上稳定地存在和运动。有趣的是,我们发现在纳米管上运动的斯格明子的角速度会随着纳米管厚度的增加而增加,这一特性是斯格明子在平面结构上运动所不具备的。我们提出了一个简单的模型来理解数值模拟结果。该工作为将来基于斯格明子的自旋电子学器件设计提供了新的思路。

 

本文得到了国家自然科学基金,国家重点研发计划,以及中国博士后科学基金的资助。

 

论文链接:

J. Phys. D Appl. Phys. 52, 225001


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