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物理與電子學院博士研究生在《Advanced Functional Materials》發表研究論文

【新聞作者:物理與電子學院  來自:  已訪問: 責任編輯:劉旭陽 】

近日,我校物理與電子學院博士研究生孫偉等在磁斯格明子(skyrmion)的研究中取得新進展,研究人員探索了不同條件下穩定二維繫統中奈爾(Néel)型和雙半子(bimeron)型的斯格明子,發現兩者展現了不同的拓撲特性和輸運特性,通過在二維繫統中操控不同類型斯格明子之間的轉換,為磁斯格明子應用於存儲和邏輯電子設備提供了可能性。相關研究成果發表在自然指數期刊、國際頂級期刊《Advanced Functional Materials》(最新影響因子18.808),河南大學為第一署名單位。

磁斯格明子是一種新型的拓撲自旋結構,具有尺寸小、穩定性高、易操縱等特點,可用作下一代電子器件,實現存儲和邏輯運算功能。磁斯格明子廣泛存在於鐵磁多層金屬膜、多鐵等材料中。最近在二維範德瓦爾斯(vdW)材料中觀測到了斯格明子。通過不同種類二維材料堆疊,二維異質結構可以靈活地整合多種不同磁性交互作用、手性不對稱交互作用,垂直各項異性到同一結構中,而且局域磁矩更容易被操控,同時降低了材料堆垛方向的尺寸。在二維材料中,磁各向異性對斯格明子自旋構型起着至關重要的作用。在具有垂直各向異性的二維磁體中,斯格明子穩定於奈爾型磁結構。而在具有平面各向異性的二維磁體中,自旋將傾向於沿着平面內排列,具有雙半子型磁結構。

在該項工作中,物理與電子學院博士研究生孫偉在黃河學者李航和澳大利亞伍倫貢大學程振祥教授等人的指導下,研究了WTe2/CrCl3雙層vdW異質結中的拓撲自旋紋理。自旋-軌道耦合引起的垂直各磁晶向異性有利於奈爾型斯格明子的穩定,而磁偶極-偶極相互作用引起的面內形狀各向異性有利於雙半子型斯格明子的穩定。在垂直磁場的存在下,可以實現斯格明子–雙半子–鐵磁循環轉變,同時體系的拓撲性質(拓撲數)也隨之反轉。研究結果表明,與雙半子型磁構型相比,奈爾型斯格明子獲得了更高的速度和更大的斯格明子霍爾角。此外,將CuInP2S6(一種二維鐵電單層膜)堆疊到異質結中,可以通過界面磁電耦合產生的電場操控斯格明子的寫入和擦除。

本項研究工作得到了國家自然科學基金和河南大學的支持。

論文鏈接://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202104452


錄入時間:2021-09-24[打印此文]【四方物流】[關閉窗口]