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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。

The structure of the magnetic field and the stability of the magnetic field. The problem of magnetic exchange interaction (D/J) in magnetic materials is that the temperature of high operation temperature (magnetic transition temperature) is not stable. The stability of the antiferromagnetic material and the influence of the leakage magnetic field are affected by the high speed operation of the antiferromagnetic material. The purpose of this study is to explore the possibility of ferromagnetic and antiferromagnetic properties at room temperature, and to explore the possible methods of electrical detection. In order to achieve this goal, it is necessary to fill the β-Mn structure in the magnetic body and change the magnetic element. Ferromagnetic body (Fe2Mo3N) and antiferromagnetic body (Co2Mo3N) may be used as the parent material and magnetic element. Heavy metal Pd may be used as the D/J control material. Fe2-xPdxMo3N (FPMN) and Fe2-xPdxMo3N (CPMN) may be used as the control material. Thin film growth of heavy metal Pd layer Evaluation of magnetic properties and quantum transport properties of thin film samples The Lorentz-TEM method and XMCD-PEEM method are used to evaluate the magnetic structure of the earth. The results of magnetic properties and quantum properties are derived from D and J values. The results of D/J control of filled β-Mn structures are evaluated qualitatively.