【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置(SHMFF)用戶半導(dǎo)體超晶格國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中科院半導(dǎo)體研究所)王開(kāi)友研究員課題組、常凱院士課題組，利用SHMFF高靈敏磁力顯微鏡系統(tǒng)(MFM)，首次在天然金屬反鐵磁Mn3Sn/Pt異質(zhì)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了室溫斯格明子的發(fā)現(xiàn)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Materials上。
 

　　ChatGPT等人工智能的崛起吸引了眾多關(guān)注，其核心硬件基礎(chǔ)是大型數(shù)據(jù)中心，他們的進(jìn)一步發(fā)展依賴于“更小”“更快”“更冷”的新型磁存儲(chǔ)器的突破。反鐵磁材料因具有抗外磁場(chǎng)性強(qiáng)、超快響應(yīng)速度、雜散場(chǎng)低等優(yōu)點(diǎn)，被視為下一代高速、高密度磁存儲(chǔ)理想材料。鑒于反鐵磁凈磁矩為零且磁結(jié)構(gòu)演變較復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)反鐵磁中磁結(jié)構(gòu)，尤其是對(duì)斯格明子等新穎拓?fù)浼{米磁存儲(chǔ)單元的實(shí)空間觀測(cè)和調(diào)控研究是當(dāng)前自旋電子學(xué)領(lǐng)域的重要研究前沿。
 

　　在本工作中，研究團(tuán)隊(duì)在Mn3Sn/Pt異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，通過(guò)界面Dzyaloshinskii–Moriya相互作用的調(diào)控，誘導(dǎo)出可觀的拓?fù)浠魻栃?yīng)。更重要的是，MFM實(shí)空間成像直接論證了室溫斯格明子的存在，并給出了尺寸、密度等重要信息以及斯格明子完整的成核、演變、湮滅過(guò)程。更進(jìn)一步，MFM結(jié)果配合第一性原理Monte Carlo模擬確定其自旋構(gòu)型為Bloch型，并發(fā)現(xiàn)了溫度誘導(dǎo)的斯格明子-反鐵磁類半子(meron-like)的拓?fù)渥孕龢?gòu)型轉(zhuǎn)變，確定其機(jī)制為反鐵磁交換相互作用的溫度依賴。該工作為基于反鐵磁材料體系的斯格明子自旋電子學(xué)器件的搭建提供了理論基礎(chǔ)和應(yīng)用方向。
 

　　半導(dǎo)體所劉雄華副研究員、強(qiáng)磁場(chǎng)中心馮啟元博士和半導(dǎo)體所張東副研究員為共同第一作者。半導(dǎo)體所王開(kāi)友研究員、強(qiáng)磁場(chǎng)中心陸輕鈾教授和半導(dǎo)體所劉雄華副研究員為共同通訊作者。該工作的理論計(jì)算部分由常凱院士指導(dǎo)完成。該工作得到國(guó)家自然基金委、合肥大科學(xué)中心高端用戶培育基金等項(xiàng)目的支持。