Inducing skyrmions in ultrathin Fe films by hydrogen exposure.
Inducing skyrmions in ultrathin Fe films by hydrogen exposure.
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DOI：
10.1038/s41467-018-04015-z
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发表时间：
2018-04-20
影响因子：
16.6
通讯作者：
Wiesendanger R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hsu PJ;Rózsa L;Finco A;Schmidt L;Palotás K;Vedmedenko E;Udvardi L;Szunyogh L;Kubetzka A;von Bergmann K;Wiesendanger R
磁skyrmions是局域化的纳米尺寸的自旋配置与粒子一样的属性，这是设想被用作比特在下一代信息技术。未来基于skyrmion的应用的一个重要步骤是设计关键的磁性参数，以开发和稳定单个磁性skyrmion。在这里，我们展示了在Ir（111）衬底上的Fe双层的非共线磁状态的调谐通过加载样品与原子氢。通过使用自旋极化扫描隧道显微镜，我们发现，氢化系统支持形成skyrmions在外部磁场中，而原始的Fe双层没有。基于从头计算，我们将这种效应归因于海森堡交换和Dzyaloshinsky-Moriya相互作用由于氢化的调谐。除了界面工程之外，磁性薄膜的氢化为设计和优化低维磁性材料中的skyrmionic态提供了一条独特的途径。Skyrmion的稳定化是Skyrmion自旋电子学的关键问题之一。在这里，作者证明了氢化可以诱导铁薄膜中skyrmion的形成，这提供了一种在低维磁性材料中定制skyrmion态的替代方法。
Magnetic skyrmions are localized nanometer-sized spin configurations with particle-like properties, which are envisioned to be used as bits in next-generation information technology. An essential step toward future skyrmion-based applications is to engineer key magnetic parameters for developing and stabilizing individual magnetic skyrmions. Here we demonstrate the tuning of the non-collinear magnetic state of an Fe double layer on an Ir(111) substrate by loading the sample with atomic hydrogen. By using spin-polarized scanning tunneling microscopy, we discover that the hydrogenated system supports the formation of skyrmions in external magnetic fields, while the pristine Fe double layer does not. Based on ab initio calculations, we attribute this effect to the tuning of the Heisenberg exchange and the Dzyaloshinsky–Moriya interactions due to hydrogenation. In addition to interface engineering, hydrogenation of thin magnetic films offers a unique pathway to design and optimize the skyrmionic states in low-dimensional magnetic materials. Stabilization of skyrmions is one of the key issues in skyrmion-based spintronics. Here the authors demonstrate that hydrogenation can induce the formation of skyrmions in iron thin films, which provides an alternative way to tailor skyrmion states in low-dimensional magnetic materials.
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