【儀表網 研發快訊】近日，穩態強磁場實驗裝置(SHMFF)用戶半導體超晶格國家重點實驗室(中科院半導體研究所)王開友研究員課題組、常凱院士課題組，利用SHMFF高靈敏磁力顯微鏡系統(MFM)，首次在天然金屬反鐵磁Mn3Sn/Pt異質結構中實現了室溫斯格明子的發現。相關研究成果發表在Advanced Materials上。
ChatGPT等人工智能的崛起吸引了眾多關注，其核心硬件基礎是大型數據中心，他們的進一步發展依賴于“更小”“更快”“更冷”的新型磁存儲器的突破。反鐵磁材料因具有抗外磁場性強、超快響應速度、雜散場低等優點，被視為下一代高速、高密度磁存儲理想材料。鑒于反鐵磁凈磁矩為零且磁結構演變較復雜，如何實現反鐵磁中磁結構，尤其是對斯格明子等新穎拓撲納米磁存儲單元的實空間觀測和調控研究是當前自旋電子學領域的重要研究前沿。
在本工作中，研究團隊在Mn3Sn/Pt異質結構中，通過界面Dzyaloshinskii–Moriya相互作用的調控，誘導出可觀的拓撲霍爾效應。更重要的是，MFM實空間成像直接論證了室溫斯格明子的存在，并給出了尺寸、密度等重要信息以及斯格明子完整的成核、演變、湮滅過程。更進一步，MFM結果配合第一性原理Monte Carlo模擬確定其自旋構型為Bloch型，并發現了溫度誘導的斯格明子-反鐵磁類半子(meron-like)的拓撲自旋構型轉變，確定其機制為反鐵磁交換相互作用的溫度依賴。該工作為基于反鐵磁材料體系的斯格明子自旋電子學器件的搭建提供了理論基礎和應用方向。
半導體所劉雄華副研究員、強磁場中心馮啟元博士和半導體所張東副研究員為共同第一作者。半導體所王開友研究員、強磁場中心陸輕鈾教授和半導體所劉雄華副研究員為共同通訊作者。該工作的理論計算部分由常凱院士指導完成。該工作得到國家自然基金委、合肥大科學中心高端用戶培育基金等項目的支持。
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