Hochpräzise Infrarot-Bildgebungstechnologie enthüllt die magnetische Domänenstruktur nichtkollinearer Antiferromagnete

Nichtkollineare antiferromagnetische Materialien, die ein magnetisches Nettomoment nahe Null haben, aber erhebliche anomale transversale Transporteigenschaften aufweisen, gelten als Kandidatenmaterialien für die nächste Generation spintronischer Geräte.

Die magnetische Domänenstruktur dieser Materialien ist entscheidend für die Informationsspeicherung. Allerdings ist die Abbildung magnetischer Domänen für nichtkollineare antiferromagnetische Materialien wie Mn₃Sn und Mn₃Ge war schon immer eine wichtige Herausforderung in diesem Forschungsbereich.

Dem Team von Professor Dazhi Hou von der University of Science and Technology of China gelang es in Zusammenarbeit mit dem Team von Professor Yanfeng Guo von der ShanghaiTech University, die magnetische Domäne von Mn abzubilden₃Sn und Mn₃Ge nutzt den anomalen Ettingshausen-Effekt und die Lock-in-Thermographie (LIT)-Technik. Sie bestätigten die Überlegenheit dieser innovativen Methode bei der gleichzeitigen Lösung der magnetischen Domänenstruktur sowohl in Richtungen innerhalb als auch außerhalb der Ebene.

Die Arbeit ist im veröffentlicht National Science Review unter dem Titel „Infrarot-Bildgebung magnetischer oktupolarer Domänen in nichtkollinearen Antiferromagneten“.

In dieser Studie charakterisierte das Forscherteam zunächst systematisch den abnormalen Ettingshausen-Effekt von Mn₃Sn verwendet Lock-in-Thermographie, bestimmt zum ersten Mal experimentell seinen anomalen Ettingshausen-Koeffizienten und stellt fest, dass dieser Wert mit dem in der Literatur berichteten anomalen Nernst-Koeffizienten übereinstimmt, der mit der Bridgman-Beziehung übereinstimmt.

Das Team nutzte auch die Beziehung zwischen Temperaturgradienten und magnetischen Oktupolmomenten, um die magnetische Domänenstruktur von entmagnetisiertem Mn erfolgreich abzubilden.₃Zinnprobe zeigt deutlich drei verschiedene magnetische Domänenbereiche. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden ermöglicht dieser innovative Ansatz die gleichzeitige Beobachtung der magnetischen Domänen in der Ebene und außerhalb der Ebene des Materials und bietet so eine neue Perspektive für die eingehende Untersuchung der dreidimensionalen Dynamik magnetischer Domänen.

Mit dieser neuen Methode beobachtete das Forscherteam nicht nur Veränderungen in der magnetischen Domänenstruktur von Mn₃Sn und Mn₃Ge während des Ummagnetisierungsprozesses, zeigte aber auch die dreidimensionale Rotation magnetischer Oktupolmomente im Memory-Effekt von Mn auf₃Zweiter Teil.

Diese Fortschritte haben wichtige Erkenntnisse für die Entschlüsselung des Verhaltens magnetischer Domänen in nichtkollinearen Antiferromagneten geliefert, was für die Entwicklung magnetischer Speichergeräte von wesentlicher Bedeutung ist.