![20221123-科研进展-江万军-斯格明子环形器的工作原理.png](https://www.tsinghua.edu.cn/__local/8/6A/31/6FD578FD515156FBBF7AF86F691_BFE434B6_49D8D.png)
斯格明子环形器的工作原理。(a)和(b)分别为拓扑荷为Q=-1和Q=1的斯格明子环形器的器件符号;(c-e)和(f-h)分别为对应斯格明子在不同端口之间传输的磁光数据
近日,清华大学物理系江万军副教授课题组设计并制备出了斯格明子环形器。斯格明子环形器是一个三端器件,端口对应支路之间的夹角为120°。类似微波环形器,将其中一个端口作为输入,其余两个端口作为输出。在输入与输出端之间施加电压,利用自旋轨道力矩驱动斯格明子在环形器中运动。通过采用低钉扎效应的Ta/CoFeB/MgO/Ta多层膜,利用时间和空间分辨的磁光克尔效应显微镜,该团队发现斯格明子的旋转方向依赖于拓扑荷的符号。对于拓扑荷为Q=±1的斯格明子,旋转方向分别为逆时针和顺时针。实验中发现,Q=+1的斯格明子从端口P1传输至端口P2,从端口P2传输至端口P3,从端口P3传输至端口P1;与之相反,Q=-1的斯格明子从端口P1传输至端口P3,从端口P3传输至端口P2,从端口P2传输至端口P1。结合微磁学模拟,该团队阐明了斯格明子霍尔效应在构建环形器中的重要作用。为了验证环形器的鲁棒性,通过改变输出支路的夹角,团队发现拓扑数为Q=±1的斯格明子仍然能够沿着不同的分支运动。研究表明,斯格明子霍尔效应可用于构建具有新颖功能的器件,也为斯格明子拓扑电子器件研究提供了新思路。
11月23日,相关研究结果以“实验实现磁斯格明子环形器”(Experimental realization of a skyrmion circulator)为题发表在《纳米快报》(Nano Letters)上。
清华大学物理系博士后宋承昆和2018级博士生赵乐、来自国防科技大学的访问博士生刘嘉豪为论文的共同第一作者,通讯作者为物理系江万军副教授。该研究受到国家自然科学基金****基金、国家自然科学基金基础科学中心项目、国家自然科学基金、北京自然科学基金、北京市高精尖芯片中心(ICFC)、协同创新中心等项目的支持。
论文链接:
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c03789
供稿:物理系
编辑:李华山
审核:郭玲
2022年11月24日 14:40:00