Deterministisk integreret manipulation af magnetiske skyrmioner opnået i nanostruktureret enhed

Ifølge et papir offentliggjort i Nature Communications , forskere ledet af prof. Du Haifeng fra Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) under det kinesiske videnskabsakademi sammen med prof. Wang Weiwei og prof. Song Dongsheng fra Anhui University og prof. Znag Jiadong fra University of New Hampshire, USA, har realiseret integreret manipulation af magnetiske skyrmioner ved hjælp af elektriske strømme, herunder skrivning, sletning og adressering af enkelte skyrmioner i en CoZnMn nanostribe ved stuetemperatur.

"Det giver det vigtigste grundlag for at konstruere de skyrmion-baserede racerbaneminder," sagde Du.

Siden prototypen af ​​skyrmion-baseret racerbanehukommelse først blev foreslået i 2013, er magnetisk skyrmion blevet betragtet som en lovende databærer til at konstruere de topologiske spintroniske enheder, magnetisk skyrmion, en topologisk ikke-triviel vortex-lignende spin-tekstur. Skyrmioners operationer, der anvender strøminduceret spin-overførselsmoment i bulk chirale magneter, er imidlertid gået meget langsomt frem i det seneste årti, da de tre operationer med at skrive, slette og adressere skyrmioner og deres integration i en enkelt mikroenhed mangler .

I denne forskning designet og fremstillede forskerne en tilpasset chip til in-situ elektriske Lorentz Transmission elektronmikroskopi (TEM) eksperimenter. Baseret på en sådan chip var fremstillingen af ​​TEM-mikroenheden fuldstændig kompatibel med den konventionelle metode til at løfte ionstrålen ud, hvilket gjorde hele processen effektiv.

Derudover lærte de af tidligere erfaringer med at forberede prøver ved ionstrålefokusering og forberedte CoZnMn nanostrukturerede enheder med ensartet tykkelse og flad overflade. Et hak med størrelsen ~280 nm ved kanten blev designet til at kunne sammenlignes med størrelsen af ​​en enkelt magnetisk skyrmion i CoZnMn (~110 nm).

En nanosekund strømimpuls blev indført for at manipulere de magnetiske skyrmioner. Ved at kontrollere pulsbredde og strømtæthed opnåede de den gradvise generering og bevægelse af magnetiske skyrmioner.

Bortset fra det fandt de ud af, at skyrmionerne kunne elimineres rundt om hakket ved at styre retningen af ​​den elektriske strøm.

Endelig blev den integrerede elektriske kontrol med at skabe, tilintetgøre og fortrænge magnetiske skyrmioner realiseret i én enhed, hvilket demonstrerer de grundlæggende funktioner til at skrive, slette og adressere data.

Den kritiske strømtæthed var næsten en eller to størrelsesordener lavere end den for at manipulere konventionelle magnetiske domænevægge, hvilket demonstrerer den lave effekt af skyrmion-baserede racerbanehukommelser, ifølge prof. Du.

Disse resultater har applikationer til skyrmion-baserede hukommelses- eller logiske enheder, ifølge holdet. + Udforsk yderligere

Forskere manipulerer med succes en enkelt skyrmion ved stuetemperatur