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Room-temperature stabilization of antiferromagnetic skyrmions in synthetic antiferromagnets.
Nature Materials ( IF 37.2 ) Pub Date : 2019-09-02 , DOI: 10.1038/s41563-019-0468-3 William Legrand 1 , Davide Maccariello 1 , Fernando Ajejas 1 , Sophie Collin 1 , Aymeric Vecchiola 1 , Karim Bouzehouane 1 , Nicolas Reyren 1 , Vincent Cros 1 , Albert Fert 1
Nature Materials ( IF 37.2 ) Pub Date : 2019-09-02 , DOI: 10.1038/s41563-019-0468-3 William Legrand 1 , Davide Maccariello 1 , Fernando Ajejas 1 , Sophie Collin 1 , Aymeric Vecchiola 1 , Karim Bouzehouane 1 , Nicolas Reyren 1 , Vincent Cros 1 , Albert Fert 1
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Room-temperature skyrmions in ferromagnetic films and multilayers show promise for encoding information bits in new computing technologies. Despite recent progress, ferromagnetic order generates dipolar fields that prevent ultrasmall skyrmion sizes, and allows a transverse deflection of moving skyrmions that hinders their efficient manipulation. Antiferromagnetic skyrmions shall lift these limitations. Here we demonstrate that room-temperature antiferromagnetic skyrmions can be stabilized in synthetic antiferromagnets (SAFs), in which perpendicular magnetic anisotropy, antiferromagnetic coupling and chiral order can be adjusted concurrently. Utilizing interlayer electronic coupling to an adjacent bias layer, we demonstrate that spin-spiral states obtained in a SAF with vanishing perpendicular magnetic anisotropy can be turned into isolated antiferromagnetic skyrmions. We also provide model-based estimates of skyrmion size and stability, showing that room-temperature antiferromagnetic skyrmions below 10 nm in radius can be anticipated in further optimized SAFs. Antiferromagnetic skyrmions in SAFs may thus solve major issues associated with ferromagnetic skyrmions for low-power spintronic devices.
中文翻译：
合成反铁磁体中反铁磁性天文离子的室温稳定性。
铁磁性薄膜和多层薄膜中的室温天文离子显示出有望在新的计算技术中对信息位进行编码。尽管有最新进展，但铁磁有序产生的偶极场阻止了超小的天rm离子的尺寸，并允许移动天rm离子发生横向偏转，从而阻碍了它们的有效操纵。反铁磁天文应解除这些限制。在这里，我们证明了在合成反铁磁体（SAF）中可以稳定室温的反铁磁天空，其中垂直磁各向异性，反铁磁耦合和手性顺序可以同时调节。利用层间电子耦合到相邻的偏置层，我们证明了在SAF中获得的自旋-螺旋态具有垂直磁各向异性消失的特性，可以将其转变为孤立的反铁磁Skyrmions。我们还提供了基于模型的天体离子尺寸和稳定性估计，表明可以在进一步优化的SAF中预期半径小于10 nm的室温反铁磁天体离子。SAF中的反铁磁性天体可以因此解决与低功率自旋电子器件的铁磁性天体有关的主要问题。
更新日期：2019-09-03
中文翻译：
合成反铁磁体中反铁磁性天文离子的室温稳定性。
铁磁性薄膜和多层薄膜中的室温天文离子显示出有望在新的计算技术中对信息位进行编码。尽管有最新进展，但铁磁有序产生的偶极场阻止了超小的天rm离子的尺寸，并允许移动天rm离子发生横向偏转，从而阻碍了它们的有效操纵。反铁磁天文应解除这些限制。在这里，我们证明了在合成反铁磁体（SAF）中可以稳定室温的反铁磁天空，其中垂直磁各向异性，反铁磁耦合和手性顺序可以同时调节。利用层间电子耦合到相邻的偏置层，我们证明了在SAF中获得的自旋-螺旋态具有垂直磁各向异性消失的特性，可以将其转变为孤立的反铁磁Skyrmions。我们还提供了基于模型的天体离子尺寸和稳定性估计，表明可以在进一步优化的SAF中预期半径小于10 nm的室温反铁磁天体离子。SAF中的反铁磁性天体可以因此解决与低功率自旋电子器件的铁磁性天体有关的主要问题。
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