一種二維斯格明晶體的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種新型磁性材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]斯格明子是磁性材料中一種特殊的結構(如圖1)。人們發現斯格明子陣列構成的斯格明晶體不僅具有拓撲相關的輸運行為，并且還可以通過電流來驅動斯格明子運動，同時存在溫度梯度時甚至可以轉動斯格明子。與賽道存儲器中電流驅動疇壁運動相比，驅動斯格明子的臨界電流要比前者小5-6個數量級，這大大降低了能耗，更利于實際應用。此夕卜，斯格明子晶體還展現了非常有意思的動力學行為，面內交流磁場可以激發其兩種進動模式，分別為逆時針、順時針模式；面外交流磁場可以激發呼吸模式。因此斯格明晶體無論在基礎研究還是潛在應用方面都引起了人們廣泛的興趣。
[0003]—般來說，斯格明晶體的形成需要一種特殊的Dzyaloshinski1-Moriya(DM)相互作用，并且其只能穩定存在的溫度遠低于室溫且需要一定的磁場維持，這對材料的選擇和實驗的條件都提出了很高的要求，大大限制了其在基礎研究和應用方面的發展。因此我們希望能夠使用普通的磁性材料制備出人工二維斯格明晶體，該晶體能夠穩定于室溫下且不需要磁場維持。
[0004]人工二維斯格明晶體有如下要求:1、其形成不需要特殊的DM相互作用；2、其構成材料為常見的鐵、鈷、鎳或其合金；3、能夠穩定于室溫下且不需要外加磁場維持。
【發明內容】
[0005]本發明的目的，所要解決的問題是制備一種人工二維斯格明晶體。
[0006]本發明的技術方案是:人工二維斯格明晶體的制備方法，將納米磁性圓盤直接放到垂直各項異性材料上面，利用磁性材料之間的退磁能、交換能、各向異性能的相互作用的競爭從而獲得斯格明晶體這種結構。
[0007]尤其是鈷的納米磁性圓盤陣列放置到鈷鉑合金平面上，尤其是通過切施加平行于薄膜表面且互相垂直的組合磁場的方法，使得納米磁性圓盤陣列的每個磁性圓盤磁化的旋轉方向統一。
[0008]我們首先進行了理論上的模擬，圖2(b)就是樣品的示意圖。我們將鈷的納米圓盤陣列放置到鈷鉑合金上面，通過計算發現確實和DM相互作用引起的斯格明磁結構(圖1)十分的類似。
[0009]進一步，可以通過加垂直于薄膜表面的磁場的方法使磁性圓盤的中間和周圍部分的磁化方向相反。可以通過施加平行于薄膜表面且互相垂直的組合磁場的方法使得每個磁性圓盤磁化的旋轉方向統一。
[0010]本發明所制備的人工一■維斯格明晶體具有與DM相互作用引起的斯格明晶體相同的磁性結構。
[0011]本發明的有益效果是:不需要苛刻的材料和條件就能制備出斯格明晶體，利于其在基礎和應用兩方面的進一步深入研究。
【附圖說明】
[0012]圖1為斯格明子的磁結構；
[0013]圖2為人工二維斯格明晶體的示意圖，其中，
[0014]圖2 (a)所示，在硅片(土黃色層)上用磁控濺射方法生長一層鈷鉑合金薄膜；圖2(b)所示的箭頭方向為鈷圓盤中心部分和周圍的磁化統一方向。
【具體實施方式】
[0015]如圖2(a)所示，在硅片(土黃色層)上用磁控濺射方法生長一層鈷鉑合金薄膜(深灰色層)，然后使用紫外光光刻結合電子束生長的方式將切邊的鈷圓盤置于鈷鉑合金薄膜上。
[0016]為了把鈷圓盤中心部分和周圍的磁化方向統一到圖2(b)所示的方向，可以在垂直于薄膜方向施加一個較大的外磁場(0.2-0.5T)，使鈷圓盤中心部分和周圍的磁化方向往同一方向排列(垂直于膜面向上或者向下)。然后利用中心和周圍的磁化的翻轉磁場不同，施加一個合適大小的垂直于薄膜方向的反向外磁場(0.05-0.1T)，使得中心和周圍的磁化方向一個翻轉而另一個不變。
[0017]為了把鈷圓盤的磁化旋轉方向統一到如圖2(b)所示，可以施加平行于薄膜表面且且互相垂直的組合磁場然后撤銷，鈷圓盤的面內磁化旋轉方向就可以統一。
【主權項】
1.一種二維斯格明晶體的制備方法，其特征是將納米磁性圓盤直接放到垂直各項異性材料上面，利用磁性材料之間的退磁能、交換能、各向異性能的相互作用的競爭獲得斯格明晶體結構。2.根據權利要求1所述的二維斯格明晶體的制備方法，其特征是鈷的納米磁性圓盤陣列放置到鈷鉑合金平面上，通過施加平行于薄膜表面且互相垂直的組合磁場的方法，使得納米磁性圓盤陣列的每個磁性圓盤磁化的旋轉方向統一。3.根據權利要求2所述的二維斯格明晶體的制備方法，其特征是的垂直于薄膜方向施加一個0.2-0.5T的外磁場，使鈷圓盤中心部分和周圍的磁化方向往同一方向排列、垂直于膜面向上或者向下；然后利用中心和周圍的磁化的翻轉磁場不同，施加一個合適大小的垂直于薄膜方向的0.05-0.1T反向外磁場，使得中心和周圍的磁化方向一個翻轉而另一個不變。
【專利摘要】一種二維斯格明晶體的制備方法，將納米磁性圓盤直接放到垂直各項異性材料上面，利用磁性材料之間的退磁能、交換能、各向異性能的相互作用的競爭獲得斯格明晶體結構。尤其是鈷的納米磁性圓盤陣列放置到鈷鉑合金平面上，通過施加平行于薄膜表面且互相垂直的組合磁場的方法，使得納米磁性圓盤陣列的每個磁性圓盤磁化的旋轉方向統一。
【IPC分類】H01F41/30, H01F41/18
【公開號】CN105161289
【申請號】CN201510688564
【發明人】孫亮, 繆冰鋒, 丁海峰
【申請人】南京大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月21日