石墨烯导致的DM相互作用对铁磁金属中斯格明子和涡旋态的影响

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磁性斯格明子是一种拓扑自旋结构,具有纳米尺寸并且可以被超低的电流密度调控,这些特性使其成为数据存储、处理和传输设备中潜在的信息载体。石墨烯具有单层原子结构,其自旋特性不仅能调节,而且可通过与原子或其他2D材料结合形成复合材料,是自旋电子学应用的理想材料。为了集合磁性斯格明子和石墨烯材料的优势,本文提出了表面覆有石墨烯层的磁性纳米赛道和圆盘模型。在之前的研究表明Dzyaloshinsky-Moriya相互作用(DMI)主要是由重金属诱导大的自旋轨道耦合(SOC)产生,进而又发现石墨烯/Co界面可由Rashba效应诱导DMI的产生,增加了产生DMI的材料种类。通过微磁学模拟软件OOMMF(the Object Oriented Micro Magnetic Framework),我们研究了斯格明子在该赛道和圆盘模型中的成核情况以及动力学行为。研究结果表明,在本文提出的纳米赛道中,斯格明子能够成功地成核和驱动,并且在石墨烯材料的保护下,斯格明子会更加稳定。在加入石墨烯的圆盘模型中,包括单层模型和双层模型,通过模拟计算发现了涡旋态,径向涡旋态,多畴态等多种磁结构。尤其在双层膜结构中,改变上下两层的DMI值,发现只要上下两层DMI值的矢量和相同,就会得到相同的磁结构。石墨烯的加入可以更好地实现参数的调节,以实现涡旋态、径向涡旋态向斯格明子态的转换,有望实现基于石墨烯的磁转换器。本文的研究结果为新型自旋电子器件的设计提供了帮助,具有一定的研究意义。
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