Chirality Control of Magnetic Vortices in Ferromagnetic Disk–Nanowire System

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of experimental studies and micromagnetic modeling of magnetic states in a one-dimensional array are presented. The array has the form of a chain of ferromagnetic disks coupled with a ferromagnetic nanowire made of the same material. The disks are located on opposite sides of the nanowire, which makes it possible to obtain distributions when the chiralities of the magnetic vortex shells in neighboring disks alternate, which can find application in vortex spin nanooscillators. Using the application in situ of a magnetic field to an excited objective lens using Lorentz transmission electron microscopy, it is shown that in this system it is possible to control the chiralities of the shells of magnetic vortices, which is realized by magnetization in the sample plane along various azimuthal directions. When wire magnetized along a nanowire, vortex states with opposite chiralities are realized in disks located on opposite sides of it. An antivortex is formed in the nanowire itself at the boundary with the disk, since the local direction of magnetization in the wire and in the disk are anticollinear. When magnetized perpendicular to the nanowire, states with the same chirality are realized in all disks. In this case, two perpendicular domain walls are formed between the disks in the nanowire, and the vortex in the disk is shifted to one of the edges along the nanowire.

About the authors

D. A. Tatarsky

Institute for Physics of Microstructures of the RAS; Nizhny Novgorod Lobachevsky State University

Author for correspondence.
Email: tatarsky@ipmras.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod; Nizhny Novgorod

E. V. Skorokhodov

Institute for Physics of Microstructures of the RAS

Email: tatarsky@ipmras.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

O. L. Ermolaeva

Institute for Physics of Microstructures of the RAS

Email: tatarsky@ipmras.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

V. L. Mironov

Institute for Physics of Microstructures of the RAS

Email: tatarsky@ipmras.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

A. A. Fraerman

Institute for Physics of Microstructures of the RAS

Email: tatarsky@ipmras.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

References

  1. Usov N.A., Peschany S.E. // J. Magn. Magn. Mater. 1994. V. 12. P. 13. https://www.doi.org/10.1016/0304-8853(93)90428-5
  2. Guslienko K.Y., Novosad V., Otani Y., Shima H., Fukamichi K. // Phys. Rev. B. 2001. V. 65. P. 024414. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.65.024414
  3. Metlov K.L., Guslienko K.Y. // J. Magn. Magn. Mater. 2002. V. 242–245. P. 1015. https://www.doi.org/10.1016/S0304-8853(01)01360-9
  4. Cowburn R.P., Koltsov D.K., Adeyeye A.O., Welland M.E., Tricker D.M. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83. P. 1042. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.1042
  5. Pribiag V., Krivorotov I., Fuchs, G. Braganca P., Oza-tay P., Sankey J., Ralph D., Buhrman R. // Nat. Phys. 2007. V. 3. P. 498. https://www.doi.org/10.1038/nphys619
  6. Skirdkov P., Belanovsky A., Zvezdin K.A., Zvezdin A.K., Locatelli N., Grollier J., Cros V. // SPIN. 2012. V. 2. P. 1250005. https://www.doi.org/10.1142/S2010324712500051
  7. Dussaux A., Georges B., Grollier J., Cros V., Khvalkov-skiy A.V., Fukushima A., Konoto M., Kubota H., Yakushiji K., Yuasa S., Zvezdin K.A., Ando K., Fert A. // Nat. Comms. 2010. V. 1. P. 8. https://www.doi.org/10.1038/nphys619
  8. Ruotolo A., Cros V., Georges B., Dussaux A., Grollier J., Deranlot C., Guillemet R., Bouzehouane K., Fusil S., Fert A. // Nat. Nanotech. 2009. V. 4. P. 528. https://www.doi.org/10.1038/nnano.2009.143
  9. Schneider M., Hoffmann H., Zweck J. // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 79. P. 3113. https://www.doi.org/10.1063/1.1410873
  10. Kimura T., Otani Y., Masaki H., Ishida T., Antos R., Shibata J. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 132501. https://www.doi.org/10.1063/1.2716861
  11. Dumas R.K., Gredig T., Li C.-P., Schuller I.K., Liu K. // Phys. Rev. B. 2009. V. 80. P. 014416. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.80.014416
  12. Udalov O., Sapozhnikov M., Karashtin E., Gribkov B., Gusev S., Skorohodov E., Rogov V., Klimov A., Fraer-man A. // Phys. Rev. B. 2012. V. 86. P. 094416. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.86.094416
  13. Татарский Д.А., Миронов В.Л., Фраерман А.А. // ЖЭТФ. 2023. Т. 163. С. 366. https://www.doi.org/10.31857/S0044451023030082
  14. Rugar D., Mamin H.J., Guethner P., Lambert S.E., Stern J.E., McFadyen I., Yogi T. // J. Appl. Phys. 1990. V. 68. P. 1169. https://www.doi.org/10.1063/1.346713
  15. Thiaville A., Miltat J., Garcia J.M. Magnetic Microsco-py of Nanostructures. Berlin: Springer Verlag, 2005.
  16. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. М.: Техносфера, 2004.
  17. Schneider M., Hoffmann H., Zweck J. // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 77. P. 2909. https://www.doi.org/10.1063/1.1320465
  18. McVitie S., Cushley M. // Ultramicroscopy. 2006. V. 106. P. 423. https://www.doi.org/10.1016/j.ultramic.2005.12.001
  19. Tatarskiy D.A., Gusev N.S., Gusev S.A. // Ultramic-roscopy. 2023. V. 253. P. 113822. https://www.doi.org/10.1016/j.ultramic.2023.113822.
  20. Vansteenkiste A., Leliaert J., Dvornik M., Helsen M., Garcia-Sanchez F., van Waeyenberg B. // AIP Adv. 2014. V. 4. P. 107133. https://www.doi.org/10.1016/j.ultramic.2023.113822

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».