Antiferromagnetic Skyrmions in Multi-metal Nitride thin films

多金属氮化物薄膜中的反铁磁斯格明子

基本信息

批准号：
22KJ1581
负责人：
QIANG BOWEN
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

磁気スキルミオンは実空間におけるスピンから構成されているトポロジカル構造であり、トポロジカル的安定性と微小サイズのメリットから次世代スピントロニクスデバイスへの応用に期待されている。カイラル磁性体におけるスキルミオンはDMIと磁性の交換相互作用のバランス (D/J) で生み出されることから微小サイズスキルミオンと高動作温度 (磁気転移温度) の両立が課題となる。特に、反強磁性スキルミオンはスキルミオンの微小サイズとトポロジカル的安定性および反強磁性体のため漏洩磁場の影響を受けないことから高速動作に必要な要件をすべて満たす、次世代スピントロニクスデバイスのキーマテリアルとして探索がされている。そこで本研究では、微小サイズで室温動作可能な強磁性および反強磁性スキルミオンの実現と反強磁性スキルミオン検出にも適用可能な電気的検出手法を探索することを目的とした。目的を達成するために、カイラル磁性体の中で充填型β-Mn構造をもち磁性元素を変えることでカイラル強磁性体 (Fe2Mo3N) とカイラル反強磁性体 (Co2Mo3N) が母物質となり、磁性元素サイトに重金属PdをドープすることでD/J制御が可能なFe2-xPdxMo3N (FPMN) およびFe2-xPdxMo3N (CPMN) に着目し、薄膜成長と重金属PdドープによるD/J制御を行った。得られた薄膜試料において磁気特性と量子輸送特性の評価を行いトポロジカルホール効果とNCMRなどの電気的検出手法を合わせて磁気相図を得た。また、Lorentz-TEM法とXMCD-PEEM法などの実空間観察手法を用いて形成されるスキルミオン磁気構造の評価を行った。さらに、得られた磁気特性および量子特性の結果からDとJの値の導出を行い、充填型β-Mn構造カイラル磁性体における磁気構造のD/J制御の効果について定性的な評価を行った。

磁性技能是一种拓扑结构，由实际空间中的旋转组成，由于其拓扑稳定性和小尺寸的好处，预计将应用于下一代Spintronic设备。手性磁体中的技能是由DMI和磁性之间的交换相互作用的平衡（D/J）产生的，因此挑战是平衡小型技能和高工作温度（磁过渡温度）。特别是，搜索抗铁磁硅片是下一代Spintronic设备的关键材料，它满足了高速操作的所有要求，因为它是Silmion的尺寸很小和拓扑稳定性，并且由于其抗Fiferromagnetic材料而不受泄漏磁场的影响。因此，这项研究旨在探索可以在室温下以较小的尺寸在室温下操作的铁磁和抗铁磁磁性的实现，并且也可以应用于检测抗铁磁性silmion的电检测方法。 To achieve this goal, we focused on Fe2-xPdxMo3N (FPMN) and Fe2-xPdxMo3N (CPMN) (CPMN) that have a packed β-Mn structure in a chiral magnetic body and have a magnetic element that changes the magnetic element, making chiral ferromagnets (Fe2Mo3N) and chiral antiferromagnets (Co2Mo3N) as the矩阵材料，以及通过在磁性元件位点掺杂重金属PD，我们使用薄膜生长和重金属PD掺杂进行了D/J对照。评估获得的薄膜样品的磁性特性和量子传输特性，并将拓扑厅效应和电气检测方法（例如NCMR）合并以获得磁相图。此外，我们评估了使用真实空间观察技术（例如Lorentz-Tem方法和XMCD-eem方法）形成的磁性Silmion结构。此外，D和J的值是从获得的磁性和量子性能中得出的，并定性地评估了包装的β-MN手性磁体中磁性结构的D/J控制的影响。