近日，安徽大学杜海峰教授带领新型拓扑磁性材料与存储器件团队，运用聚焦离子束微纳器件制备技术，制备出了世界上最小尺寸的斯格明子赛道器件单元。这一成果有望为未来高密度、高速度的存储技术提供关键支持。
该单元赛道宽度为100纳米，实现了纳秒电脉冲驱动下，100纳米宽度赛道中80纳米磁斯格明子一维、稳定、高效的运动，为构筑高密度、高速度、可靠的新型拓扑磁电子学器件提供了重要支撑。相关研究成果日前发表在《自然·通信》上。
作为一种非平庸拓扑特性的磁结构，磁斯格明子因具有尺寸小、稳定性高、电流易操控等优点，有望作为下一代数据载体，用于构筑新型的磁电子学器件。实现电流驱动下磁斯格明子在纳米赛道中稳定、可控的运动，是器件构筑中最核心的问题之一。然而，在过去15年的研究中，有两个关键问题未得到有效解决：一是器件特征尺寸太大，目前实验上展示的最小条带宽度大于400纳米，无法满足器件的高密度要求；二是磁斯格明子由于其自身独特的拓扑属性，在运动过程中产生偏转，导致其运动轨迹不可控，并且容易在赛道边界消失，成为器件构筑的重要障碍。
针对这些问题，研究团队发展了器件结构单元聚焦离子束加工制备技术，设计制备出厚度均匀、边界表面平整、非晶层厚度小于2纳米的高质量纳米条带。其宽度为目前报道的最小尺寸。研究人员还研制了透射电镜原位加电芯片，扩展了洛伦兹透射电镜原位加电功能。通过控制电流脉冲宽度及电流密度，利用赛道边界的边缘态磁结构稳定斯格明子运动，研究团队实现了单个80纳米大小的磁斯格明子在100纳米赛道中的一维、稳定运动。实验表明，器件特征尺寸约为100纳米，最小有效电流脉冲宽度2纳秒；最大运动速度接近100米/秒，斯格明子霍尔角为0°。
研究人员表示，他们的研究结果展示了纳米赛道中磁斯格明子高速、稳定的运动特性，为基于磁斯格明子器件的构筑奠定了基础。（皖文）
转自：中国电子报
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