Seeding and Emergence of Composite Skyrmions in a van der Waals Magnet.
Fe
3GeTe
2
X-ray microscopy
composite skyrmions
micromagnetic simulation
skyrmioniums
Journal
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
ISSN: 1521-4095
Titre abrégé: Adv Mater
Pays: Germany
ID NLM: 9885358
Informations de publication
Date de publication:
Mar 2023
Mar 2023
Historique:
revised:
14
12
2022
received:
28
09
2022
pubmed:
14
1
2023
medline:
14
1
2023
entrez:
13
1
2023
Statut:
ppublish
Résumé
Topological charge plays a significant role in a range of physical systems. In particular, observations of real-space topological objects in magnetic materials have been largely limited to skyrmions - states with a unitary topological charge. Recently, more exotic states with varying topology, such as antiskyrmions, merons, or bimerons and 3D states such as skyrmion strings, chiral bobbers, and hopfions, have been experimentally reported. Along these lines, the realization of states with higher-order topology has the potential to open new avenues of research in topological magnetism and its spintronic applications. Here, real-space imaging of such spin textures, including skyrmion, skyrmionium, skyrmion bag, and skyrmion sack states, observed in exfoliated flakes of the van der Waals magnet Fe
Identifiants
pubmed: 36637996
doi: 10.1002/adma.202208930
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2208930Subventions
Organisme : Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
ID : 221-11187 CR
Organisme : Deutsche Forschungsgemeinschaft
ID : BU 1125/12-1
Organisme : ESPRC
ID : EP/N032128/1
Organisme : Japan Society for the Promotion of Science
ID : 9H00660
Organisme : Japan Science and Technology Agency
ID : JPMJCR20T1
Informations de copyright
© 2023 The Authors. Advanced Materials published by Wiley-VCH GmbH.
Références
T. H. R. Skyrme, Nucl. Phys. 1962, 31, 556.
C. Naya, P. Sutcliffe, Phys. Rev. Lett. 2018, 121, 23002.
R. A. Battye, M. Haberichter, Phys. Rev. D 2013, 88, 125016.
N. Nagaosa, Y. Tokura, Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 899.
S. Mühlbauer, B. Binz, F. Jonietz, C. Pfleiderer, A. Rosch, A. Neubauer, R. Georgii, P. Böni, Science 2009, 323, 915.
X. Z. Yu, Y. Onose, N. Kanazawa, J. H. Park, J. H. Han, Y. Matsui, N. Nagaosa, Y. Tokura, Nature 2010, 465, 901.
P. J. Ackerman, R. P. Trivedi, B. Senyuk, J. van de Lagemaat, I. I. Smalyukh, Phys. Rev. E 2014, 90, 012505.
I. I. Smalyukh, Y. Lansac, N. A. Clark, R. P. Trivedi, Nat. Mater. 2010, 9, 139.
M. Z. Hasan, K. L. Cane, Rev. Mod. Phys. 2010, 82, 3045.
Y. Tokura, K. Yasuda, A. Tsukazaki, Nat. Rev. Phys. 2019, 1, 126.
C. N. Weiler, T. W. Neely, D. R. Scherer, A. S. Bradley, M. J. Davis, B. P. Anderson, Nature 2008, 455, 948.
C. Moreau-Luchaire, C. Moutafis, N. Reyren, J. Sampaio, C. A. F. Vaz, N. Van Horne, K. Bouzehouane, K. Garcia, C. Deranlot, P. Warnicke, P. Wohlhüter, J.-M. George, M. Weigand, J. Raabe, V. Cros, A. Fert, Nat. Nanotechnol. 2016, 11, 444.
S. Woo, K. Litzius, B. Krüger, M.-Y. Im, L. Caretta, K. Richter, M. Mann, A. Krone, R. M. Reeve, M. Weigand, P. Agrawal, I. Lemesh, M.-A. Mawass, P. Fischer, M. Kläui, G. S. D. Beach, Nat. Mater. 2016, 15, 501.
C. Back, V. Cros, H. Ebert, K. Everschor-Sitte, A. Fert, M. Garst, T. Ma, S. Mankovsky, T. L. Monchesky, M. Mostovoy, N. Nagaosa, S. S. P. Parkin, C. Pfleiderer, N. Reyren, A. Rosch, Y. Taguchi, Y. Tokura, K. von Bergmann, J. Zang, J. Phys. D: Appl. Phys. 2020, 53, 363001.
Q. L. He, T. L. Hughes, N. P. Armitage, Y. Tokura, K. L. Wang, Nat. Mater. 2022, 21, 15.
F. Zheng, F. N. Rybakov, A. B. Borisov, D. Song, S. Wang, Z.-A. Li, H. Du, N. S. Kiselev, J. Caron, A. Kovács, M. Tian, Y. Zhang, S. Blügel, R. E. Dunin-Borkowski, Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 451.
H. Jani, J.-C. Lin, J. Chen, J. Harrison, F. Maccherozzi, J. Schad, S. Prakash, C.-B. Eom, A. Ariando, T. Venkatesan, P. G. Radaelli, Nature 2020, 590, 74.
F. Zheng, N. S. Kiselev, L. Yang, V. M. Kuchkin, F. N. Rybakov, S. Blügel, R. E. Dunin-Borkowski, Nat. Phys. 2022, 18, 863.
X. Z. Yu, W. Koshibae, Y. Tokunaga, K. Shibata, Y. Taguchi, N. Nagaosa, Y. Tokura, Nature 2018, 564, 95.
A. K. Nayak, V. Kumar, T. Ma, P. Werner, E. Pippel, R. Sahoo, F. Damay, U. K. Rößler, C. Felser, S. S. P. Parkin, Nature 2017, 548, 561.
K. Karube, L. Peng, J. Masell, X. Yu, F. Kagawa, Y. Tokura, Y. Taguchi, Nat. Mater. 2021, 20, 335.
K. Karube, L. Peng, J. Masell, M. Hemmida, H.-A. K. von Nidda, I. Kézsmárki, X. Yu, Y. Tokura, Y. Taguchi, Adv. Mater 2022, 43, 2108770.
J. P. Ackerman, J. van de Lagemaat, I. I. Smalyukh, Nat. Commun. 2015, 6, 6012.
D. Foster, C. Kind, P. J. Ackerman, J.-S. B. Tai, M. R. Dennis, I. I. Smalyukh, Nat. Phys. 2019, 15, 655.
M. Finazzi, M. Savoini, A. R. Khorsand, A. Tsukamoto, A. Itoh, L. Duó, A. Kirilyuk, Th. Rasing, M. Ezawa, Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 177205.
S. Zhang, F. Kronast, G. van der Laan, T. Hesjedal, Nano Lett. 2018, 18, 1057.
A. G. Kolesnikov, M. E. Stebliy, A. S. Samardak, A. B. Ognev, Sci. Rep. 2018, 8, 16966.
N. Kent, N. Reynolds, D. Raftrey, I. T. G. Campbell, S. Virasawmy, S. Dhuey, R. V. Chopdekar, A. Hierro-Rodriguez, A. Sorrentino, E. Pereiro, S. Ferrer, F. Hellman, P. Sutcliffe, P. Fischer, Nat. Commun. 2021, 12, 1562.
J. Tang, Y. Wu, W. Wang, L. Kong, B. Lv, W. Wei, J. Zang, M. Tian, H. Du, Nat. Nanotechnol. 2021, 16, 1086.
F. Zheng, F. N. Rybakov, N. S. Kiselev, D. Song, A. Kovács, H. Du, S. Blügel, R. E. Dunin-Borkowski, Nat. Commun. 2021, 12, 5316.
F. N. Rybakov, N. S. Kiselev, Phys. Rev. B 2019, 99, 064437.
V. M. Kuchkin, B. Barton-Singer, F. N. Rybakov, S. Blügel, B. J. Schroers, N. S. Kiselev, Phys. Rev. B 2020, 102, 144422.
K. S. Burch, D. Mandrus, J.-G. Park, Nature 2018, 563, 47.
C. Gong, X. Zhang, Science 2019, 363, eavv4450.
M.-G. Han, J. A. Garlow, Y. Liu, H. Zhang, J. Li, D. DiMarzio, M. W. Knight, C. Petrovic, D. Jariwala, Y. Zhu, Nano Lett. 2019, 19, 7859.
Y. Wu, B. Francisco, Z. Chen, W. Wang, Y. Zhang, C. Wan, X. Han, H. Chi, Y. Hou, A. Lodesani, G. Yin, K. Liu, Y.-t. Cui, K. L. Wang, J. S. Moodera, Adv. Mater. 2022, 34, 2110583.
B. Ding, Z. Li, G. Xu, H. Li, Z. Hou, E. Liu, X. Xi, F. Xu, Y. Yao, W. Wang, Nano Lett. 2019, 20, 868.
Y. Wu, S. Zhang, J. Zhang, W. Wang, Y. Lin Zhu, J. Hu, G. Yin, K. Wong, C. Fang, C. Wan, X. Han, Q. Shao, T. Taniguchi, K. Watanabe, J. Zang, Z. Mao, X. Zhan, K. L. Wang, Nat. Commun. 2020, 11, 3860.
M. Yang, Q. Li, R. V. Chopdekar, R. Dhall, J. Turner, J. D. Carlström, C. Ophus, C. Klewe, P. Shafer, A. T. N'Diaye, J. W. Choi, G. Chen, Y. Z. Wu, C. Hwang, F. Wang, Z. Q. Qiu, Sci. Adv. 2020, 6, eabb5157.
T.-E. Park, L. Peng, J. Liang, A. Hallal, F. S. Yasin, X. Zhang, S. J. Kim, K. M. Song, K. Kim, M. Weigand, G. Schütz, S. Finizio, J. Raabe, K. Garcia, J. Xia, Y. Zhou, M. Ezawa, X. Liu, J. Chang, H. C. Koo, Y. D. Kim, M. Chshiev, A. Fert, H. Yang, X. Yu, S. Woo, Phys. Rev. B 2021, 103, 104410.
L. Peng, F. S. Yasin, T.-E. Park, S. J. Kim, X. Zhang, T. Nagai, K. Kimoto, S. Woo, X. Yu, Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2103583.
A. Chakraborty, A. K. Srivastava, A. K. Sharma, A. K. Gopi, K. Mohseni, A. Ernst, H. Deniz, B. K. Hazra, S. Das, P. Sessi, I. Kostanovskiy, T. Ma, H. L. Meyerheim, S. S. P. Parkin, Adv. Mater. 2022, 34, 2108637.
M. T. Birch, L. Powalla, S. Wintz, O. Hovorka, K. Litzius, J. C. Loudon, L. A. Turnbull, V. Nehruji, K. Son, C. Bubeck, T. G. Rauch, M. Weigand, E. Goering, M. Burghard, G. Schütz, Nat. Commun. 2022, 13, 3035.
C. Xu, X. Li, P. Chen, Y. Zhang, H. Xiang, L. Bellaiche, Adv. Mater. 2022, 34, 2107779.
H. Li, S. Ruan, Y.-J. Zeng, Adv. Mater 2019, 31, 1900065.
S.-J. Liang, B. Cheng, X. Cui, F. Miao, Adv. Mater 2020, 32, 1903800.
I. Žutić, A. Matos-Abiague, B. Scharf, H. Dery, K. Belashchenko, Mater. Today 2019, 22, 85.
B. Huang, M. A. McGuire, A. F. May, D. Xiao, P. Jarillo-Herrero, X. Xu, Nat. Mater. 2020, 19, 1276.
M. Bora, P. Deb, J. Phys.: Mater. 2021, 4, 034014.
Z. Wang, Z. Wang, D. Sapkota, T. Taniguchi, K. Watanabe, D. Mandrus, A. F. Morpurgo, Nano Lett. 2018, 18, 4303.
X. Li, J.-T. Lü, J. Zhang, L. You, Y. Su, E. Y. Tsymbal, Nano Lett. 2019, 19, 5133.
S. Albarakati, C. Tan, Z.-J. Chen, J. G. Partridge, G. Zheng, L. Farrar, E. L. H. Mayes, M. R. Field, C. Lee, Y. Wang, Y. Xiong, M. Tian, F. Xiang, A. R. Hamilton, O. A. Tretiakov, D. Culcer, Y.-J. Zhao, L. Wang, Sci. Adv. 2019, 5, eaaw0409.
B. Zhao, R. Ngaloy, A. Md. Hoque, B. Karpiak, D. Khokhriakov, S. P. Dash, arXiv Preprint, 2022.
Z. Fei, B. Huang, P. Malinowski, W. Wang, T. Song, J. Sanchez, W. Yao, D. Xiao, X. Zhu, A. F. May, W. Wu, D. H. Cobden, J.-H. Chu, X. Xu, Nat. Mater. 2018, 17, 778.
H.-J. Deiseroth, K. Aleksandrov, C. Reiner, L. Kienle, R. K. Kremer, Eur. J. Inorg. Chem. 2006, 1561.
D. A. Mayoh, G. D. A. Wood, S. J. R. Holt, G. Beckett, E. J. L. Dekker, M. R. Lees, G. Balakrishnan, Cryst. Growth Des. 2021, 21, 6786.
A. F. May, S. Calder, C. Cantoni, H. Cao, M. A. McGuire, Phys. Rev. B 2016, 93, 014411.
S. Y. Park, D. S. Kim, Y. Liu, J. Hwang, Y. Kim, W. Kim, J.-Y. Kim, C. Petrovic, C. Hwang, S.-K. Mo, H.-j. Kim, B.-C. Min, H. C. Koo, J. Chang, C. Jang, J. W. Choi, H. Ryu, Nano Lett. 2020, 20, 95.
B. Seng, D. Schönke, J. Yeste, R. M. Reeve, N. Kerber, D. Lacour, J.-L. Bello, N. Bergeard, F. Kammerbauer, M. Bhukta, T. Ferté, C. Boeglin, F. Radu, R. Abrudan, T. Kachel, S. Mangin, M. Hehn, M. Kläui, Adv. Func. Mater. 2021, 21, 2102307.
F. Zheng, H. Li, S. Wang, D. Song, C. Jin, W. Wei, A. Kovács, J. Zang, M. Tian, Y. Zhang, H. Du, R. E. Dunin-Borkowski, Phys. Rev. Lett. 2017, 119, 197205.
S. Finizio, S. Wintz, D. Bracher, E. Kirk, A. S. Semisalova, J. Förster, K. Zeissler, T. Weßels, M. Weigand, K. Lenz, A. Kleibert, J. Raabe, Phys. Rev. B 2018, 98, 104415.
N. Kent, R. Streubel, C.-H. Lambert, A. Ceballos, S.-G. Je, S. Dhuey, M.-Y. Im, F. Büttner, F. Hellman, S. Salahuddin, P. Fischer, Appl. Phys. Lett. 2019, 115, 112404.
C. Kind, D. Foster, Phys. Rev. B 2021, 103, L100413.
A. O. Leonov, C. Pappas, Phys. Rev. B 2019, 99, 144410.
K. Litzius, J. Leliaert, P. Bassirian, D. Rodrigues, S. Kromin, I. Lemesh, J. Zazvorka, K.-J. Lee, J. Mulkers, N. Kerber, D. Heinze, N. Keil, R. M. Reeve, M. Weigand, B. Van Waeyenberge, G. Schütz, K. Everschor-Sitte, G. S. D. Beach, M. Kläui, Nat. Electron. 2020, 3, 30.
G. van der Laan, A. I. Figueroa, Coord. Chem. Rev. 2014, 277, 95.
J. Leliaert, J. Mulkers, J. De Clercq, A. Coene, M. Dvornik, B. Van Waeyenberge, AIP Adv. 2017, 7, 125010.