[发明专利]一种一维磁涡旋链的构筑方法

说明书

本发明属于磁信息存储与传输领域，涉及一种一维磁涡旋链的构筑方法。所采用的主体为在由含有Fe、Co或Ni元素的铁磁性材料制备成的薄膜上通过纳米结构微加工的方式加工出的通道结构；所述的通道结构包括铁磁性纳米带、铁磁性纳米盘、偏置纳米磁体和涡旋耦合纳米带；首先对主体进行退磁，然后分别对主体施加三次不同的磁场，可以耦合成不同的一维磁涡旋链。本发明可以通过调整铁磁性纳米盘的个数，及偏置纳米磁体的取向，可以控制磁涡旋链的长度。本发明可服务于磁信息存储、磁性器件、磁拓扑结构、及磁信息处理等重要领域。

技术领域

本发明属于磁信息存储与传输领域，涉及一种一维磁涡旋链的构筑方法。

背景技术

磁涡旋是一种基本的磁拓扑结构，通常存在于含有Fe、Co、Ni元素的铁磁性材料中。近年来，对于磁涡旋结构的构筑等重要科学问题的研究引起了学术界的广泛关注，该问题的研究有助于实现自旋电子学相关磁性器件的超微型化、多功能化、低能耗化和高集成化。然而，现有的技术方法主要集中在单个或两个磁涡旋的构筑，对于一维磁涡旋链的构筑方法尚未见报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种一维磁涡旋链的构筑方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案：

一种一维磁涡旋链的构筑方法，所采用的主体为在由含有Fe、Co或Ni元素的铁磁性材料制备成的薄膜上通过纳米结构微加工的方式加工出的通道结构；所述的通道结构包括铁磁性纳米带1、铁磁性纳米盘2、偏置纳米磁体3和涡旋耦合纳米带4。

所述的铁磁性纳米盘2用于产生磁涡旋，为对称结构；铁磁性纳米盘2的个数与铁磁性纳米带1的根数相等；铁磁性纳米盘2的形状可以是正方形或圆形等对称图形。

所述的铁磁性纳米带1为长方形，宽度小于800nm，长度大于2μm；铁磁性纳米带1的一端与铁磁性纳米盘2相连通，二者相互垂直且同轴；铁磁性纳米带1的根数至少为2根，具体数量由磁涡旋链的长度决定。

所述的偏置纳米磁体3用于调控磁涡旋的手型，形状为平行四边形；偏置纳米磁体3与铁磁性纳米带1相互交叉连通，形成X状，二者之间的夹角θ为30°～80°或者100°～150°；以铁磁性纳米盘2为原点，铁磁性纳米带1为+y轴，铁磁性纳米盘2向右为+x轴，-x轴一侧的偏置纳米磁体3与铁磁性纳米带1的夹角为θ。

所述的涡旋耦合纳米带4用于耦合一维磁涡旋链，形状为平行四边形；涡旋耦合纳米带4的长边与铁磁性纳米带1的另一端相连通，且二者相互垂直，且铁磁性纳米带1均位于涡旋耦合纳米带4的同一侧。

铁磁性纳米盘2的个数为n，n≥2；当偏置纳米磁体3方向一致时，产生N涡旋链结构，N＝2n-1；当偏置纳米磁体3中至少有一个方向相反时，产生M涡旋链结构，M＝2n-2。

其中，铁磁性材料制备成的薄膜采用传统磁控溅射技术，纳米结构微加工采用传统电子束曝光及离子束刻蚀方法进行制备。

具体的构筑过程如下：

第一步、对主体进行退磁，铁磁性纳米盘2中自发产生磁涡旋结构；

第二步、对主体施加磁场，磁场大小为50-1000Oe，磁场方向平行于铁磁性纳米带1，磁涡旋由铁磁性纳米盘2注入到铁磁性纳米带1中，磁涡旋位于偏置纳米磁体3的前端；

第三步、改变施加磁场的配置，磁场大小为100-1000Oe，且磁场大小大于第二步中的磁场大小，磁场方向平行于铁磁性纳米带1，磁涡旋经过偏置纳米磁体3与铁磁性纳米带1的交叉部位后，穿过偏置纳米磁体3进入到铁磁性纳米带1中，然后通过铁磁性纳米带1进入到涡旋耦合纳米带4；

第四步、改变施加磁场的配置，磁场大小为10-1000Oe，磁场方向平行于涡旋耦合纳米带4，多个磁涡旋在涡旋耦合纳米带4中耦合形成一维磁涡旋链。