近日，穩態(tài)強磁場(chǎng)實(shí)驗裝置（SHMFF）用戶(hù)半導體超晶格國家重點(diǎn)實(shí)驗室（中科院半導體研究所）王開(kāi)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(zhì)結構中實(shí)現了室溫斯格明子的發(fā)現。相關(guān)研究成果發(fā)表在A(yíng)dvanced Materials上。
ChatGPT等人工智能的崛起吸引了眾多關(guān)注，其核心硬件基礎是大型數據中心，他們的進(jìn)一步發(fā)展依賴(lài)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(chǎng)性強、超快響應速度、雜散場(chǎng)低等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)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(shí)空間觀(guān)測和調控研究是當前自旋電子學(xué)領(lǐng)域的重要研究前沿。
在本工作中，研究團隊在Mn3Sn/Pt異質(zhì)結構中，通過(guò)界面Dzyaloshinskii–Moriya相互作用的調控，誘導出可觀(guān)的拓撲霍爾效應。更重要的是，MFM實(shí)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(guò)程。更進(jìn)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(fā)現了溫度誘導的斯格明子-反鐵磁類(lèi)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(lài)。該工作為基于反鐵磁材料體系的斯格明子自旋電子學(xué)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(chǎng)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(kāi)友研究員、強磁場(chǎng)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(xué)中心高端用戶(hù)培育基金等項目的支持。
相關(guān)工作鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211634
