铁磁薄膜中的定制自旋螺旋
Customized spin spirals in ferromagnetic thin films
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中文总结 AI 辅助
本研究采用斜入射沉积技术，通过调控薄膜边界的交叉单轴磁各向异性，在室温无外场下制备稳定垂直自旋螺旋，结合表征技术确立单薄膜设计方法，推进全自旋基器件工程。
中文摘要 AI 辅助
自旋电子纳米器件的发展依赖于精准可控地设计薄膜堆叠结构中的磁性自旋结构的能力，满足这一需求对于稳定的非共线自旋构型、尤其是薄膜中的垂直自旋螺旋而言仍是一项挑战，需要创新方法来实现其制备、稳定与调控。本研究采用 oblique-incidence deposition（斜入射沉积）技术，在室温、无外场条件下于磁性薄膜中设计并稳定垂直自旋螺旋；通过在薄膜边界诱导两种交叉的单轴磁各向异性，该各向异性的方向与强度可调，从而可调控所得自旋螺旋的角度范围与深度分布。结合极化中子反射谱与核共振散射技术，能够精准直接地测定深度依赖的自旋构型。研究结果确立了一种单薄膜设计方法，其中表面各向异性可独立作为可控设计参数来定制垂直自旋螺旋的分布，其潜在应用包括纳米级储能器件、磁传感器及铁磁共振滤波器，总体推进全自旋基器件工程的发展。
英文摘要
The advancement of spintronic nanoscale devices hinges on the ability to flexibly engineer magnetic spin structures in thin-film stacks with precision and control. Meeting this demand remains a challenge for stable non-collinear spin configurations and, more specifically, vertical spin spirals in thin films. Innovative methods are required for their fabrication, stabilization and control. Here, we use oblique-incidence deposition to design and stabilize vertical spin spirals at room temperature and without an external field in magnetic thin films. We induce two crossed uniaxial magnetic anisotropies at the thin film boundaries. These anisotropies are tunable in direction and strength, thus providing control over the angular range and depth profile of the resulting spin spiral. The combination of polarized neutron reflectometry and nuclear resonant scattering enables precise and direct determination of the depth-dependent spin configurations. Our results establish a single-film design approach, in which the surface anisotropies independently serve as controllable design parameters for tailoring the vertical spin-spiral profile. Potential applications include nanoscale energy-storage devices, magnetic sensors, and ferromagnetic-resonance filters, advancing all-spin-based device engineering in general.
发表机构
- Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）
- Institute for Materials Research, Helmholtz-Zentrum Geesthacht（亥姆霍兹格斯特哈赫特材料研究所）
- Institut Laue-Langevin（朗之万研究所）
- Australian Nuclear Science and Technology Organisation（澳大利亚核科学与技术组织）
- Helmholtz-Institut Jena（耶拿亥姆霍兹研究所）
- Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马普物质结构与动力学研究所）
- The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）
- Institut für Optik und Quantenelektronik, Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学光学与量子电子学研究所）
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（德国重离子研究中心）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
