磁光克尔效应显微镜应用案例

磁光克尔显微镜（MOKE）在楔形Pt/Co/Ta垂直磁化多层膜结构研究中的应用

发布时间：2022-05-09人气：232

MOKE是利用磁光克尔效应对磁性材料的磁结构进行实时观测的新技术。可观测的磁结构主要包括磁畴（磁畴壁）、磁斯格明子、磁半子和磁涡旋等。本案例简要阐述了MOKE在楔形Pt/Co/Ta垂直磁化多层膜结构研究中的应用。

用于研究楔形Pt/Co/Ta垂直磁化多层膜结构中磁畴壁运动速度

在具有楔形结构的Pt/Co/Ta垂直磁化多层膜样品中，运用MOKE研究磁畴壁的运动规律时发现：当Co层较厚时（1.33 nm，如图1(A)所示），磁畴壁在外磁场驱动下运动速度是各项同性的；当Co层较薄时（1.14 nm，如图1(B)所示），磁畴壁在外磁场驱动下运动速度是各向异性的。进一步通过施加脉冲磁场的方法，成功获取了不同Co厚度下，磁畴壁在外磁场驱动下的运动速度与脉冲磁场大小的依赖关系，如图1(C)所示。指数型的速度-磁场依赖关系揭示出该磁畴壁的运动处于蠕动区域。

图1 (A)和(B)分别表示在脉冲磁场作用下磁畴的运动示意图。(C)不同Co厚度样品的畴壁运动速度与外加脉冲磁场大小的依赖关系。

用于研究楔形Pt/Co/Ta多层膜结构中的椭圆形斯格明子

进一步减小楔形Pt/Co/Ta多层膜样品Co的厚度到0.75 nm，在不施加外磁场时，样品具有条纹畴结构，且条纹畴方向垂直于样品楔形方向（如图2(A)所示）。随着外加磁场增加，条纹畴逐渐收缩（图2(B)~ 2(C)），当磁场增加到0.31 mT时，条纹畴转变成了椭圆形磁斯格明子，并且椭圆形磁斯格明子的长轴垂直于样品楔形方向（如图2(D)所示）。

图2 条纹畴在外加磁场驱动下演变为椭圆形磁斯格明子的动力学过程

上述研究结果以“Néel-type elliptical skyrmions in a laterally asymmetric magnetic multilayer”为题，发表在国际顶尖杂志期刊Advanced Materials上。(https://doi.org/10.1002/adma.202006924)（IF：30.849）

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