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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1581/
• 关键词: 磁気スキルミオン; トポロジカルホール効果; Lorentz-TEM; ノンコリニア磁気抵抗効果

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。

Magnetic 気 ス キ ル ミ オ ン は be space に お け る ス ピ ン か ら constitute さ れ て い る ト ポ ロ ジ カ ル tectonic で あ り, ト ポ ロ ジ カ ル stability と tiny サ イ ズ の メ リ ッ ト か ら nextgen ス ピ ン ト ロ ニ ク ス デ バ イ ス へ の 応 with に expect さ れ て い る. カ イ ラ ル magnetic body に お け る ス キ ル ミ オ ン は DMI と magnetic の exchange interaction の バ ラ ン ス (D/J) born で み out さ れ る こ と か ら tiny サ イ ズ ス キ ル ミ オ ン と high operating temperature (magnetic 気 planning move temperature) の struck made が subject と な る. に, the strong magnetic ス キ ル ミ オ ン は ス キ ル ミ オ ン の tiny サ イ ズ と ト ポ ロ ジ カ ル stability of お よ び against strong magnetic body の た め leakage magnetic field の を by け な い こ と か ら high-speed action に な necessary elements を す べ て against た す, next generation ス ピ ン ト ロ ニ ク ス デ バ イ ス の キ ー マ テ リ ア ル と し て explore が さ れ て い る. そ こ で this study で は, tiny サ イ ズ で room temperature action may な strong magnetic お よ び against strong magnetic ス キ ル ミ オ ン の be presently と against strong magnetic ス キ ル ミ オ ン 検 out に も 気 検 out technique may apply な electricity を explore す る こ と を purpose と し た. Purpose を reach す る た め に, カ イ ラ ル magnetic body の で filling type beta Mn tectonic を も を ち magnetic elements - え る こ と で カ イ ラ ル strong magnetic body (Fe2Mo3N) と カ イ ラ ル against strong magnetic body (Co2Mo3N) が mother material と な り, magnetic element サ イ ト に heavy metal Pd を ド ー プ す る こ と で D/J suppression が may な Fe2 - xPdxMo3N (FPMN) お よ び Fe2 - xPdxMo3N (CPMN) に し, thin film growth と heavy metal Pd ド ー プ に よ る D/J suppression を line っ た. Have ら れ た film sample に お い て magnetic 気 と quantum transport properties の review 価 を line い ト ポ ロ ジ カ ル ホ ー ル unseen fruit と NCMR な ど の electric 気 検 out technique を close わ せ て magnetic 気 phase 図 を た. ま た, Lorentz - TEM method と XMCD PEEM method な ど の 観 examine methods を be space with い て form さ れ る ス キ ル ミ オ ン magnetic 気 tectonic の review 価 を line っ た. さ ら に, ら れ magnetic 気 た お よ び quantum properties の results か ら D と J の numerical の export line を い, filling type beta Mn structure カ イ ラ ル magnetic body に お け る magnetic 気 tectonic の D/J suppression の unseen fruit に つ い て qualitative な review 価 を line っ た.

项目成果

Magnetic and transport properties of chiral antiferromagnetic Co2－x Pdx Mo3N thin films

手性反铁磁 Co2−x Pdx Mo3N 薄膜的磁性和输运特性

• DOI: 10.1063/9.0000454
• 发表时间: 2023
• 期刊: AIP Advances
• 影响因子: 1.6
• 作者: B. W. Qiang; T. Fukasawa;T. Hajiri;T. Ito; T. Hihara; and H. Asano
• 通讯作者: and H. Asano

充填構造カイラル磁性体における磁気スキルミオンのトポロジカル量子物性

堆积手性磁体中磁性斯格明子的拓扑量子特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 安部大晟;井上剛志;犬塚修一郎;B. W. Qiang;強 博文;強 博文
• 通讯作者: 強 博文

磁気スキルミオンの観測及び量子輸送特性―強磁性から反強磁性へ

磁性斯格明子的观察和量子输运特性——从铁磁性到反铁磁性

• 发表时间: 2023
• 作者: Abe D.;Inoue T.;Inutsuka S.;金起錬，岡本正吾，秋山靖博;強 博文
• 通讯作者: 強 博文

充填型β-Mn構造カイラル強磁性/反強磁性体における磁気スキルミオンの観測及び量子輸送特性

填充β-Mn结构手性铁磁/反铁磁材料中磁性斯格明子和量子输运特性的观察

• 发表时间: 2023
• 作者: 周戸大季;八木亜樹子;伊丹健一郎;強 博文
• 通讯作者: 強 博文

カイラル磁性体Fe2-xPdxMo3Nにおけるトポロジカルホール効果

手性磁性材料 Fe2-xPdxMo3N 中的拓扑霍尔效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 安部大晟;井上剛志;犬塚修一郎;B. W. Qiang;強 博文
• 通讯作者: 強 博文