磁性微纳米圆盘的可控翻转及人工二维skyrmion晶体的研究

This project aims at research on controllable switching of magnetic disc at micro-nanometer scale and artificial two-dimensional skyrmion crystals. Theoretically, we propose to control the polarity and chirality by tuning the parameters (such as intensity, width, and time delay) of a set of magnetic field pulses applied in the disc plane; based on the vortex disc structure, we also plan to construct artificial 2-D skyrmion crystals, which could be stablized in room temperature and zero magnetic field condition in the absence of DM interaction. In experiments, we intend to prepare vortex disc and skyrmion structures in combination with thin film growth and advanced lithography techniques. The magnetic structures and dynamic properties will be investigated and used to verify our theoretical models.

本项目针对磁性微纳米圆盘的可控翻转以及以此为基础构建人工二维skyrmion晶体展开研究,理论上采用施加面内磁场脉冲组合的方式,通过调节磁场脉冲的强度、宽度和时间延迟等参数实现对极性和旋性进行控制，并以vortex圆盘为基础构建不需要DM相互作用并能够在常温及零场下稳定存在的人工二维skyrmion晶体；在实验上制备vortex圆盘和skyrmion结构的薄膜，观察其磁结构，研究其动力学性质，对理论模拟结果进行验证。

本项目针对磁性微纳米圆盘的可控翻转以及以此为基础构建的人工二维skyrmion晶体展开研究。理论上采用施加面内磁场脉冲组合的方式，通过调节磁场脉冲的强度、宽度和时间延迟等参数实现了对vortex圆盘极性和旋性的控制。基于之前的理论模拟，我们在实验上实现了vortex圆盘为基础的不需要DM相互作用并能够在室温及零磁场下稳定存在的人工二维skyrmion晶体，磁光克尔显微镜和磁力显微镜都表明圆盘处于skyrmion态，并且具有可控的拓扑数。我们还研究了人工skyrmion晶体的动力学响应，得到其动力学行为的本质来源是拓扑态的磁性结构而不是DM相互作用的结论。