ОБРАЩЕНИЕ КИРАЛЬНОСТИ И УВЕЛИЧЕНИЕ РАДИУСА СКИРМИОНА ТИПА НЕЕЛЯ ПОСРЕДСТВОМ ВИХРЯ ПИРЛА Текст научной статьи по специальности «Физика»

ОБРАЩЕНИЕ КИРАЛЬНОСТИ И УВЕЛИЧЕНИЕ РАДИУСА СКИРМИОНА ТИПА НЕЕЛЯ ПОСРЕДСТВОМ ВИХРЯ ПИРЛА

Апостолов С.С.1'2'*, Андрияхина Е.С.3'1, Бурмистров И.С.1'2

1 Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН, Черноголовка, Россия 2Международная лаборатория физики конденсированного состояния, НИУ Высшая школа экономики, Москва, Россия 3Московский физико-технический институт (НИУ), Долгопрудный, Россия

*E-mail: ssapostoloff@yandex.com

В последние два десятилетия возрос интерес к вопросам сосуществования магнетизма и сверхпроводимости. Одним из актуальных направлений стало изучение бислоев, состоящих из сверхпроводника и ферромагнетика, из -за возможности вмещать различные топологические объекты: скирмионы, стабилизированные взаимодействием Дзялошинского-Мория в ферромагнетике, и вихри в сверхпроводнике. Скирмионы в таких бислоях показывают интересную физику, способны создавать связанные состояния типа Ю-Шибы-Русинова, модифицировать эффект Джо-зефсона и изменять критическую температуру. Пары скирмион-вихрь могут служить базой для моды Майораны и представляют собой перспективную топологическую платформу для квантовых вычислений [1]. Недавно было опубликовано сообщение [2] об экспериментальной демонстрации в многослойной структуре [InFe0.5Co0.5Pt1]10/MgO/Nb стабильного сосуществования скирмионов и вихрей.

Взаимодействие между скирмионами и вихрями в бислоях кирального ферромагнетика может возникать вследствие спин-орбитального взаимодействия, эффекта близости и магнитных полей рассеяния [3]. Обычно в анализе майорановских мод в парах скирмион-вихрь не учитывается влияние полей рассеяния. Однако мы показываем, что в тонком бислое кирального ферромагнетика магнитные поля рассеяния вихря Пирла могут привести к различным эффектам, таким как изменение киральности, увеличение радиуса [4] и/или отталкивание скирмиона типа Нееля на определенное расстояние от вихря [5]. Заметное увеличение радиуса было экспериментально подтверждено в опубликованной недавно работе [6].

Для теоретического описания указанных выше эффектов нами разработан эффективный метод, основанный на специальном аналитическом выражении для профиля намагниченности скирмиона типа Нееля в полях рассеяния Пирла, который содержит всего несколько числовых параметров (радиус скирмиона, ширина доменной стенки и расстояние до вихря), которые подлежат определению через минимизацию свободной энергии. Результаты аналитического подхода показывают хорошее соответствие с численным микромагнитным моделированием.

Работа поддержана грантом Российского научного фонда № 24-12-00357.

Литература

1. Nothhelfer J., Diaz S.A., Kessler S. et al // Phys. Rev. B. - 2022. - № 105. - 224509.

2. Petrovic A.P., Raju M., Tee X.Y. et al // Phys. Rev. Lett. - 2021. - № 126. - 117205.

3. Andriyakhina E.S., Burmistrov I S. // Phys. Rev. B. - 2021. - № 103. - 174519.

4. Apostoloff S.S., Andriyakhina E.S., Vorobyev P.A. et al // Physical Review B. - 2023. - № Vol. 107. - L220409.

5. Apostoloff S.S., Andriyakhina E.S., Burmistrov I S. // Physical Review B. - 2024. - № 109. -104406.

6. Xie Y., Qian A., He B. et al // arXiv:2310.13363.