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通过洛伦兹电子显微镜原位可视化的磁涡旋光学操控

发布:HPLSElaser    |    2018-08-09 22:28    阅读:524
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摘要

在外部扰动下的微米或纳米尺度下的铁磁结构单元中自然形成的拓扑涡旋和反涡旋的基本动力学,对于基于磁涡旋的信息处理和自旋电子器件是至关重要的。目前所有的研究都集中在通过外部磁场、自旋极化电流或自旋波进行的磁涡核转换中,这些研究在很大程度上使研究可能无法从铁磁盘中的基态及其基础动力学中出现的新型自旋配置。本文通过使用能够进行原位激光激发的四维电子显微镜的洛伦兹相成像,对各种对称铁磁坡莫合金圆盘中飞秒激光淬火引起的磁涡变化的原位可视化进行了详细描述。除了磁涡旋手征和极性的切换之外,本文在不同的出现频率下观察到了复杂磁结构的丰富程度,这是磁场或电流辅助切换中从未观察到的。这些复杂的磁性结构由许多新结构的拓扑磁性缺陷(涡旋和反涡旋)组成,并严格保留了拓扑绕组数,证明了拓扑不变量对铁磁盘磁化动力学的直接影响。由于磁盘的几何限制,它们的旋转配置呈现镜面或旋转对称。结合微磁模拟与实验观察揭示了光学淬火诱导的复杂磁结构的潜在磁化动力学和形成机制。它们不同的发生率与它们在磁盘边缘的形成过程中的生长能量和钉扎效应有关。基于这些发现,本文提出了一种光学淬火辅助快速切换涡核的范例,用于控制基于磁涡的信息记录和自旋电子设备。

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