安徽大學團隊製備出世界最小尺寸斯格明子賽道器件單元

近期，安徽大學新型拓撲磁性材料與存儲器件杜海峰團隊，利用聚焦離子束微納器件製備技術製備出了世界上最小尺寸的斯格明子賽道器件單元（賽道寬度：100nm），結合高時空分辨原位洛倫茲電鏡技術，實現了納秒電脈衝驅動下，100nm寬度賽道中80nm磁斯格明子一維、穩定、高效的運動，爲構築高密度、高速度、可靠的新型拓撲磁電子學器件提供了重要支撐。相關研究成果發表在《自然-通訊》。

2009年，德國科學家在一類手性金屬磁性材料中，發現一種具有非平庸拓撲特性的磁結構，稱之爲磁斯格明子。其具有尺寸小、穩定性高、電流易操控等優點，有望作爲下一代數據載體，用於構築新型的磁電子學器件。實現電流驅動下磁斯格明子在納米賽道中穩定、可控的運動，是器件構築中最核心的問題之一。然而，在過去15年的研究中，器件特徵尺寸太大和磁斯格明子在運動過程中產生偏轉，關鍵問題仍未得到有效解決。

針對問題，杜海峰團隊發展了器件結構單元聚焦離子束加工製備技術，設計製備出厚度均勻、邊界/表面平整、非晶層厚度小於2nm的高質量FeGe納米條帶（長度：10μm；寬度：100nm），爲寬度目前報道的最小尺寸；研製了透射電鏡原位加電芯片，擴展了洛倫茲透射電鏡原位加電功能。通過控制電流脈衝寬度及電流密度，利用賽道邊界的邊緣態磁結構穩定斯格明子運動，實現了單個80nm大小的磁斯格明子在100nm FeGe賽道中的一維、穩定運動。

實驗實現：器件特徵尺寸約100nm；最小有效電流脈衝寬度2ns；最大運動速度接近100m/s；斯格明子霍爾角爲0°。這些結果展示了納米賽道中磁斯格明子高速、穩定的運動特性，爲基於磁斯格明子器件的構築奠定了基礎。（記者　史睿雯）