Manipulación determinísticamente integrada de skyrmions magnéticos en un dispositivo nanoestructurado

Manipulación determinísticamente integrada de skyrmions magnéticos en un dispositivo nanoestructurado


02/04/2022

(Noticias de Nanowerk) Según un artículo publicado en comunicación de la naturaleza («Manipulación eléctrica de skyrmions en un imán quiral»), investigadores dirigidos por el Prof. DU Haifeng de los Institutos Hefei de Ciencias Físicas (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China, junto con el Prof. WANG Weiwei y el Prof. SONG Dongsheng de Anhui University y el profesor ZNAG Jiadong de la Universidad de New Hampshire, EE. UU., han realizado una manipulación integrada de skyrmions magnéticos mediante corrientes eléctricas, incluida la escritura, el borrado y el direccionamiento de skyrmions individuales en una nanocinta de CoZnMn a temperatura ambiente.

«Proporciona la base principal para la construcción de la memoria de pista de carreras basada en skyrmion», dijo DU. Esquema de un dispositivo de almacenamiento de pista de carreras basado en skyrmion Esquema de un dispositivo de almacenamiento de pista de carreras basado en Skyrmion. (Imagen: WEI Wensen)

Desde que se propuso el primer prototipo de memoria de pista de carreras basada en skyrmion en 2013, el skyrmion magnético se ha considerado como un medio prometedor para construir los dispositivos espintrónicos topológicos, el skyrmion magnético, una textura de giro topológica no trivial similar a un vórtice.

Sin embargo, las operaciones de skyrmions que utilizan par de transferencia de espín inducido por corriente en imanes quirales a granel han progresado muy lentamente durante la última década debido a la falta de las tres operaciones de escritura, borrado y direccionamiento de skyrmions y su integración en un solo micro. dispositivo

En esta investigación, los científicos diseñaron y fabricaron un chip personalizado para experimentos in situ utilizando microscopía electrónica de transmisión eléctrica (TEM) de Lorentz. Basado en un chip de este tipo, la fabricación del microdispositivo TEM fue totalmente compatible con el método convencional de extracción por haz de iones enfocados, lo que hizo que todo el proceso fuera eficiente.

Además, aprendieron de experiencias anteriores en la preparación de muestras mediante el enfoque de haz de iones y fabricaron dispositivos nanoestructurados de CoZnMn con espesor uniforme y superficie plana. Se diseñó una muesca con un tamaño de ~280 nm en el borde para que fuera comparable al tamaño de un solo skyrmion magnético en CoZnMn (~110 nm).

Se introdujo un pulso de corriente de nanosegundos para manipular los skyrmions magnéticos. Al controlar el ancho de pulso y la densidad de corriente, lograron la creación y el movimiento gradual de skyrmions magnéticos.

Aparte de eso, descubrieron que los skyrmions alrededor de la muesca podían eliminarse controlando la dirección de la corriente eléctrica.

Por fin, el control eléctrico integrado para crear, aniquilar y reubicar skyrmions magnéticos se ha realizado en un dispositivo que demuestra las funciones básicas de escritura, borrado y direccionamiento de datos. La manipulación integrada de skyrmions magnéticos por corrientes eléctricas. La manipulación integrada de skyrmions magnéticos por corrientes eléctricas. (Imagen: WEI Wensen)

La densidad de corriente crítica fue casi un orden de magnitud o dos inferior a la de manipular paredes de dominio magnético convencionales, lo que, según el profesor DU, demuestra el bajo rendimiento de las memorias de pista de carreras basadas en skyrmion.

Estos hallazgos tienen implicaciones inmediatas para la memoria o los dispositivos lógicos basados ​​en Skyrmion, según el equipo.



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