Manipulation of skyrmions with tailored acoustic potentials

利用定制的声势操纵斯格明子

基本信息

  • 批准号:
    2881683
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Magnetic skyrmions are nanoscale, particle-like swirling spin textures with a non-zero topological charge that appear in some condensed matter systems such as magnetic multilayers. About a decade ago it was predicted that they could be transported along a magnetic wire using small amounts of electrical current, and this has led to a variety of proposals for their use in magnetic memory and non-von Neumann computing architectures. However, in practice skyrmion motion is hindered by grain boundaries and other imperfections in the magnetic material, meaning that far more current is needed than predicted, leading to energy wastage mainly in the form of Joule heating. Rather than try to refine the magnetic material any further, what we will do in this project is avoid using currents altogether, and instead use surface acoustic waves (SAWs) to manipulate skyrmions. The aim of the PhD project is to further investigate the manipulation of skyrmions by SAWs, mainly by experiment, but complemented by micromagnetic simulations. Synthetic antiferromagnetic (SAF) multilayers that we currently study contain skyrmions that are even smaller than those in ferromagnets, and hold promise for low-power manipulation, and it is SAF materials that will mainly be investigated in this project. The main challenges of the project are to fabricate GHz frequency SAW transducers for the manipulation of these nanoscale skyrmions and to detect the skyrmion response. The Royce Deposition System and magnetic characterisation tools within the Condensed Matter Group will be used to deposit and study the SAF multilayers. SAW transducers will be fabricated in the university's Wolfson cleanroom. Structural characterisation and microscopy will be performed using Bragg Centre facilities. Synchrotron techniques will complement the magnetic imaging available in Leeds.
磁性Skyrmions是一种纳米尺度的粒子状旋转自旋织构,具有非零拓扑电荷,出现在一些凝聚态物质系统中,如磁性多层膜。大约十年前,有人预测它们可以通过使用少量电流的磁线进行传输,这导致了将它们用于磁存储器和非冯·诺伊曼计算架构的各种提议。然而,在实践中,天米子的运动受到晶界和磁性材料中其他缺陷的阻碍,这意味着需要的电流比预期的要多得多,导致能量浪费,主要是焦耳加热的形式。我们在这个项目中要做的不是进一步提炼磁性材料,而是完全避免使用电流,而是使用表面声波(SAW)来操纵天空微子。博士项目的目的是进一步研究锯子对天空微子的操纵,主要是通过实验,但辅之以微磁模拟。我们目前研究的合成反铁磁(SAF)多层膜中含有比铁磁体中的Skyrmions更小的Skyrmions,并且有望实现低功率操纵,本项目将主要研究SAF材料。该项目的主要挑战是制造用于操纵这些纳米级天米子的GHz频率声表面波换能器,并检测天米子的响应。凝聚物组内的罗伊斯沉积系统和磁性表征工具将用于沉积和研究SAF多层膜。声表面波传感器将在该大学的沃尔夫森洁净室制造。结构特征和显微镜将使用布拉格中心的设施进行。同步加速器技术将补充利兹可用的磁性成像。

项目成果

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