Nonthermal current-induced transition from skyrmion lattice to nontopological magnetic phase in spatially confined MnSi
Nonthermal current-induced transition from skyrmion lattice to nontopological magnetic phase in spatially confined MnSi
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空间受限 MnSi 中非热电流诱导的从斯格明子晶格到非拓扑磁相的转变
DOI：
10.1103/physrevb.106.144425
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发表时间：
2022
影响因子：
3.7
通讯作者：
Kagawa Fumitaka
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sato Takuro;Koshibae Wataru;Kikkawa Akiko;Taguchi Yasujiro;Nagaosa Naoto;Tokura Yoshinori;Kagawa Fumitaka
当温度、压力或磁场发生变化时，电子/磁序通常会变成物质的不同相，由此产生的物理量变化构成了各种开关设备的基础。相比之下，由最小焦耳加热的电流引发的整体相位变化通常仍然难以捉摸，尽管它可能为微/纳米级材料的相位控制提供了奇异的可能性。在这里，我们报告了一个空间受限的skyrmion-hosting系统的非热电流诱导磁跃迁的实验和数值实现。在微制造的MnSi中，直流电流的应用触发了拓扑霍尔效应的非易失性抑制，其量级与整个系统从skyrμ子到非skyrμ子的热力学转变所观察到的相当。在开放边界的数值模拟中也发现了类似的电流引起的全球转变。这些现象既没有出现在相应的体系中，也没有出现在具有周期边界的模拟中，从而表明约束几何在电流触发的非热力学相变中起着关键作用。
An electronic/magnetic order often turns into a different phase of matter when the temperature, pressure, or magnetic field varies, and resulting changes in physical quantities form the basis of various switching devices. By contrast, global phase changes triggered by electric current with minimal Joule heating often remain elusive, although it may offer exotic possibilities for phase manipulation in micro/nanoscale materials. Here, we report the experimental and numerical realizations of a nonthermal current-induced magnetic transition for a spatially confined skyrmion-hosting system. In a microfabricated MnSi, the application of a DC current triggers a nonvolatile suppression of the topological Hall effect, comparable in magnitude to that observed for the skyrmion-to-nonskyrmion thermodynamic transition of the whole system. A similar current-induced global transition is also found in numerical simulations with open boundaries. These phenomena are not seen either in the corresponding bulk system or in the simulation with periodic boundaries, thus, indicating a key role of the confined geometry in the nonthermodynamic phase change triggered by current.
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