Магнитные топологические структуры в ферромагнитных пленках с взаимодействием Дзялошинского–Мория

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние взаимодействия Дзялошинского–Мория на формирование и устойчивость 3D-магнитных топологических структур в обменно-связанных ферромагнитных пленках с различной магнитной анизотропией. Проанализированы процессы перемагничивания многослойных систем при наличии кирального магнитного слоя. Показано, что в процессе перемагничивания формируются трехмерные топологические состояния, такие как точки Блоха и конусные скирмионы, структура топологических дефектов определяется величиной и знаком константы Дзялошинского–Мория. Исследовано влияние параметров материала на характер процессов перемагничивания и стабилизацию микромагнитных структур.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Филиппова

ФГБУН Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра Российской академии наук

Email: zukhragzv@yandex.ru
Россия, пр-т Октября, 151, Уфа, 450075

З. В. Гареева

ФГБУН Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: zukhragzv@yandex.ru
Россия, пр-т Октября, 151, Уфа, 450075

Р. А. Дорошенко

ФГБУН Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра Российской академии наук

Email: zukhragzv@yandex.ru
Россия, пр-т Октября, 151, Уфа, 450075

Список литературы

  1. Fert A., Cros V., Sampaio J. Skyrmions on the track // Nature Nanotechnology. 2013. V. 8. P. 152.
  2. Rybakov F.N., Borisov A.B., Blügel S., Kiselev N.S. New Type of Stable Particlelike States in Chiral Magnets // Phys. Rev. Lett. 2015. V. 115. P. 117201.
  3. Tejo F., Heredero R.H., Chubykalo-Fesenko O., Guslienko K.Y. The Bloch point 3D topological charge induced by the magnetostatic interaction // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 21714.
  4. Birch M.T., Cortés-Ortuño D., Litzius K., Wintz S., Schulz1 F., Weigand M., Štefančič A., Mayoh D.A., Balakrishnan G., Hatton P.D., Schütz G. Toggle-like current-induced Bloch point dynamics of 3D skyrmion strings in a room temperature nanowire // Nat. Commun. 2022. V. 13. P. 3630.
  5. Guslienko K. 3D Magnetization Textures: Toroidal Magnetic Hopfion Stability in Cylindrical Samples // Nanomaterials. 2024. V. 14. P. 125.
  6. Lang M., Beg M., Hovorka O., Fangohr H. Bloch points in nanostrips // Sci. Rep. 2023. V. 13. P. 6910.
  7. Pylypovskyi O.V., Sheka D.D., Gaididei Y. Bloch point structure in a magnetic nanosphere // Phys. Rev. 2021. V. 85. P. 224401.
  8. Beg M., Pepper R.A., Cortés-Ortuño D., Atie B., Bisotti M.-A., Downing G., Kluyver T., Hovorka O., Fangohr H. Stable and manipulable Bloch point // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 7959.
  9. Gareeva Z., Filippova V., Shulga N., and Doroshenko R. Magnetoelectric effects in magnetic films with alternating magnetic anisotropy: the emergence and stability of Bloch points // Phys. Chem. Chem. Phys. 2024. V. 26. P. 22164.
  10. Donahue M.J., Porter D.G. OOMMF User’s Guide, Version 1.0, No. NIST IR 6376. National Institute of Standards and Technology, 1999.
  11. Rohart S., Thiaville A. Skyrmion confinement in ultrathin film nanostructures in the presence of Dzyaloshinskii–Moriya interaction // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. P. 184422.
  12. Junquera J., Nahas Y., Prokhorenko S., Bellaiche L., Íñiguez J., Schlom D.G., Chen L.-Q., Salahuddin S., Muller D.A., Martin L.W., Ramesh R. Topological phases in polar oxide nanostructures // Rev. Mod. Phys. 2023. V. 95. P. 025001.
  13. Ding S., Ross A., Lebrun R., Becker S., Lee K., Boventer I., Das S., Kurokawa Y., Gupta S., Yang J., Jakob G., Kläui M. Interfacial Dzyaloshinskii–Moriya interaction and chiral magnetic textures in a ferrimagnetic insulator // Phys. Rev. B. 2019. V. 100. P. 100406.
  14. Ma X., Yu G., Razavi S.A., Sasaki S.S., Li X., Hao K., Tolbert S.H., Wang K.L., Li X. Dzyaloshinskii–Moriya Interaction across an Antiferromagnet-Ferromagnet Interface // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 119. P. 027202.
  15. Carey R., Beg M., Albert M., Bisotti M.-A., Cortés-Ortuño D., Vousden M., Wang W., Hovorka O., Fangohr H. Hysteresis of nanocylinders with Dzyaloshinskii–Moriya interaction // Appl. Phys. Lett. 2016. V. 109. P. 122401.
  16. Сукстанский А.Л., Ямпольская Г.И. Динамическая магнитная восприимчивость двуслойной пленки в сильном магнитном поле // ФТТ. 2000. Т. 42. № 5. С. 866.
  17. Caretta L. et al. Interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction arising from rare-earth orbital magnetism in insulating magnetic oxides // Nat. Commun. 2020. V. 11. P. 1090.
  18. Fakhrul T., Khurana B., Lee B.H., Huang S., Nembach H.T., Beach G.S. D., Ross C.A. Damping and Interfacial Dzyaloshinskii–Moriya Interaction in Thulium Iron Garnet/Bismuth-Substituted Yttrium Iron Garnet Bilayers // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2024. V. 16. P. 2489.
  19. Guslienko K.Yu., Chubykalo-Fesenko O., Mryasov O., Chantrell R., Weller D. Magnetization reversal via perpendicular exchange spring in FePt/FeRh bilayer films // Phys. Rev. B. 2004. V. 70. P. 104405.
  20. Hoffmann F., Stankoff A., Pascard H. Evidence for an Exchange Coupling at the Interface between Two Ferromagnetic Films // J. Appl. Phys. 1970. V. 41. Р. 1022.
  21. Zhao G.P., Deng Y., Zhang H.W., Cheng Z.H., Ding J. Accurate calculation of the nucleation field and hysteresis loops in hard-soft multilayers // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. Р. 07D340.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Гистерезис намагниченности в магнитном поле: красная кривая D3 = 0, синяя кривая — D3 = 2∙10−4 Дж/м2 (а), последовательность магнитных фаз, формирующихся в процессе перемагничивания (б), магнитное состояние — конусный скирмион при продольном (XOZ) и поперечном (XOY) срезах (в).

Скачать (5MB)
Метаданные
3. Рис. 2. График зависимости mz(H) (а), последовательность магнитных фаз, формирующихся в процессе намагничивания (б), морфология доменной структуры кирального слоя в магнитном поле H||OZ, D3 = 8·10−4 Дж/м (в).

Скачать (5MB)
Метаданные