Research Abstract
スカーミオン・ホール効果をうけない二層磁気スカーミオン
Magnetic bilayer-skyrmions without skyrmion Hall effect
2016年1月19日 Nature Communications 7 : 10293 doi: 10.1038/ncomms10293
磁気スカーミオンは、新たな記憶媒体として論理回路や計算機への応用が期待されている。しかし、スカーミオンにはマグナス力が作用し、電流駆動に対し直進しないという大きな欠点がある。これはスカーミオン・ホール効果と呼ばれる現象である。このため、スカーミオンが移動する際に、試料の壁に接触して破壊されてしまう。本研究において、反強磁性的に結合した二層系を用いることにより、マグナス力を相殺し、スカーミオン・ホール効果を完全に抑制できる事を示した。この結果、スカーミオンは試料中を完全に直進する。更に、二層系におけるスカーミオンを電流駆動で生成できる事も示した。今回の研究成果として、スカーミオンの超高速・超高密度デバイスへの応用の根本的問題が解決された、と考えられる。
Xichao Zhang, Yan Zhou & Motohiko Ezawa
Corresponding Authors
Magnetic skyrmions might be used as information carriers in future advanced memories, logic gates and computing devices. However, there exists an obstacle known as the skyrmion Hall effect (SkHE), that is, the skyrmion trajectories bend away from the driving current direction due to the Magnus force. Consequently, the skyrmions in constricted geometries may be destroyed by touching the sample edges. Here we theoretically propose that the SkHE can be suppressed in the antiferromagnetically exchange-coupled bilayer system, since the Magnus forces in the top and bottom layers are exactly cancelled. We show that such a pair of SkHE-free magnetic skyrmions can be nucleated and be driven by the current-induced torque. Our proposal provides a promising means to move magnetic skyrmions in a perfectly straight trajectory in ultra-dense devices with ultra-fast processing speed.
