原文已发表在CPL Express Letters栏目

Received 2 November 2021; 

online 13 December 2021

观察到室温下由电流产生的磁斯格明子，最小尺寸为20纳米。在此基础上，结合微磁学模拟，研究了斯格明子的动力学过程。

在室温下用电流脉冲产生纳米尺度的斯格明子。(a) 器件图片。(b) 施加电流脉冲后，采集到的X射线磁成像图片。左上插图为斯格明子的磁化结构。(c) 三个代表性斯格明子的形貌拟合，尺寸分别为21 nm、42 nm和24 nm。

在大数据时代，高容量、低能耗、非易失的存储器件在社会生活中的地位越来越重要。新型存储器件，尤其是基于电子自旋属性的存储器件能针对性解决这些问题。在自旋存储器件的研究中，具有拓扑构型的磁斯格明子受到广泛关注。磁斯格明子在兼具丰富物理的同时，还具有极低的驱动电流密度（比传统器件低3个数量级），有望成为下一代自旋器件的理想信息载体。在这些自旋器件中，尺寸越小的信息单元，也就意味着更高密度的存储能力。但在目前广泛研究的铁磁性材料中，磁斯格明子的尺寸都止步于50纳米。因此，探索尺寸更小的室温斯格明子材料和高效的操控方法，是发展高密度自旋存储器件的先决条件，也是当下研究的难点之一。

近日，清华大学物理系江万军课题组利用高分辨的X射线磁圆二色透射显微镜，在 [Pt/Co/Ir]15铁磁性薄膜中，首次观察到了室温下最小尺寸20纳米的铁磁斯格明子。通过施加电流脉冲，课题组发现磁斯格明子的尺寸随着脉冲电流强度的增加而减小，并成功获得了最小直径为20纳米的斯格明子。另外，利用微磁学模拟这一研究方法，课题组探究了纳米斯格明子的形变过程，并发现类浮子型斯格明子可以被有效调控。

该项研究可以为实现更小尺寸的磁斯格明子提供指导方案，有望进一步促进高密度自旋存储器件的发展。