摘要:磁性 skyrmion 是具有非平凡自旋拓扑和新颖物理特性的涡旋状自旋结构,有望成为新型自旋电子应用的基本构建块。长期以来,人们一直提出合成反铁磁体 (SAF) 中的 Skyrmion 比铁磁材料中的 Skyrmion 具有许多优势,而铁磁材料不受尺寸和有效操控的基本限制。因此,人们热切地追求在 SAF 中实验实现 skyrmion。在这里,我们展示了用洛伦兹透射电子显微镜在 SAF [Co/Pd]/Ru/[Co/Pd] 多层中在室温下观察到的零场稳定磁性 skyrmion,其中 SAF 的未补偿矩为 skyrmion 表征提供了媒介。分别通过磁场和电磁协调方法观察到了孤立的 skyrmion 和高密度 skyrmion。即使电流和磁场都被移除,这些产生的高密度 skyrmion 仍保持零场。在 SAF 中使用 skyrmion 将推动基于自旋拓扑的实用非易失性存储器的发展。关键词:skyrmion、合成反铁磁体、电磁协调方法、Ruderman − Kittel − Kasuya − Yosida 相互作用
3 哈佛大学物理系,美国马萨诸塞州剑桥 02138 摘要 固体(能带结构)的能量与晶体动量 E(k) 图构成了导航其光学、磁性和传输特性的路线图。通过选择具有特定原子类型、组成和对称性的晶体,可以设计目标能带结构并从而设计所需特性。一个特别有吸引力的结果是设计能带,使其分裂成具有动量相关分裂的自旋分量,正如 Pekar 和 Rashba [Zh. Eksperim. i Teor. Fiz. 47 (1964)] 所设想的那样,从而实现自旋电子应用。本文提供了能带波矢相关自旋分裂 (SS) 的“设计原则”,它与传统的 Dresselhaus 和 Rashba 自旋轨道耦合 (SOC) 诱导分裂平行,但源自根本不同的来源——反铁磁性。我们使用磁对称设计原理确定了一些具有不同 SS 模式的通用 AFM 原型。这些工具还允许识别属于不同原型的具有 SS 的特定 AFM 化合物。通过密度泛函能带结构计算,使用一种特定化合物——中心对称四方 MnF 2——定量说明一种 AFM SS。与仅限于非中心对称晶体的传统 SOC 诱导效应不同,我们表明反铁磁诱导自旋分裂扩大了范围,甚至包括中心对称化合物,并且即使没有 SOC,SS 的量级也与最知名的(“巨大”)SOC 效应相当,因此不依赖于高 SOC 所需的通常不稳定的高原子序数元素。我们设想,使用当前的设计原理来识别具有自旋分裂能带的最佳反铁磁体将有利于有效的自旋电荷转换和自旋轨道扭矩应用,而无需包含重元素的化合物。 _____________________________________________________________________________ 电子邮件:erashba@physics.harvard.edu;alex.zunger@colorado.edu
基于反铁电的介电电容器因其出色的储能性能和在收集脉冲功率方面的非凡灵活性而备受关注。尽管如此,迄今为止,尚未阐明与储能过程固有耦合的原位原子级结构演化途径,以最终理解其机制。本文报道了反铁电PbZrO 3 在存储电子束照射的能量过程中的时间和原子分辨率结构相演变。通过采用最先进的负球差成像技术,本文介绍的定量透射电子显微镜研究阐明了与晶胞体积变化和极化旋转相关的极性氧八面体的层次演化解释了逐步的反铁电到铁电相变。特别是,在动态结构研究过程中建立了一种非常规的铁电类别——具有独特摆线极化序的铁电畸变相。通过阐明原子尺度相变途径,该研究的结果为探索具有非极性到极性相变的储能材料中的新型铁致畸变相开辟了一个新领域。
