自旋电子学室温旋转自旋纹理的新途径

在一些材料中，自旋形成纳米和微米尺度内的复杂磁结构，其中磁化方向沿着特定方向扭曲和卷曲。这种结构的例子有磁泡、斯格明子和磁涡流。

自旋电子学的目标是利用这种微小的磁性结构来存储数据或执行逻辑运算，与当今占主导地位的微电子元件相比，功耗非常低。然而，大多数磁性纹理的生成和稳定仅限于少数材料，并且可以在非常特定的条件(温度、磁场等)下实现。

由HZB物理学家SergioValencia博士领导的一项国际合作现在研究了一种新方法，可用于在各种化合物中创建和稳定复杂的自旋纹理，例如径向涡旋。在径向涡流中，磁化指向或远离结构的中心。这种类型的磁性配置通常非常不稳定。

在这种新颖的方法中，径向涡流是在超导结构的帮助下产生的，而表面缺陷的存在实现了其稳定性。

超导YBCO岛

样品由微米大小的岛组成，该岛由高温超导体YBCO制成，上面沉积有铁磁化合物。将样品冷却到92开尔文(-181°C)以下时，YBCO进入超导状态。

在这种状态下，施加外部磁场并立即去除。这个过程允许磁通量子的穿透和钉扎，进而产生杂散磁场。

正是这种杂散场在上面的铁磁层中产生了新的磁性微结构：自旋从结构中心径向发射，就像径向涡流一样。

缺陷的作用

随着温度升高，YBCO从超导状态转变为常态。因此，YBCO岛产生的杂散场消失了，磁径向涡流也应该消失。然而，HZB研究人员和合作者观察到，表面缺陷的存在阻止了这种情况的发生：即使在接近室温时，径向涡流也部分保留了印记状态。

“我们利用超导结构产生的磁场在放置在其上的铁磁体上印上某些磁畴，并利用表面缺陷来稳定它们。这种磁性结构类似于斯格明子，对于自旋电子应用很有趣，”Valencia解释道。。

几何很重要

较小的印记漩涡直径约为2微米，约为典型斯格明子大小的10倍。研究小组研究了圆形和方形几何形状的样品，发现圆形几何形状增加了印记磁径向涡流的稳定性。

“这是一种创建和稳定此类结构的新颖方法，可应用于各种铁磁材料。这些为超导自旋电子学的进一步发展带来了良好的新前景，”瓦伦西亚说。

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