Étude ab initio des skyrmions magnétiques dans les matériaux 2D : des principes fondamentaux aux applications pratiques – (Dongzhe Li / CEMES / Seminar) – 15/09/2022

Les séminaires du jeudi

Dongzhe Li, chercheur CNRS au CEMES

Lien zoom : https://cnrs.zoom.us/j/93885337151?pwd=anJLOHdjcXJMYmcvN1Q5bHZFU3ZtQT09

Résumé :

Les skyrmions magnétiques – structures de spin chiral topologiquement protégées avec des propriétés semblables à celles des particules – sont très prometteurs pour les applications de spintronique. L’interaction Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) est souvent reconnue comme l’ingrédient clé dans la formation de telles structures magnétiques non colinéaires localisées. La découverte récente de matériaux magnétiques réellement 2D a ouvert de nouvelles opportunités pour explorer les skyrmions magnétiques dans les matériaux vdW atomiquement minces.

Dans cet exposé, en utilisant la théorie ab initio, nous prédisons l’émergence d’une grande DMI dans les hétérostructures vdW de Fe3GeTe2. En particulier, la DMI s’avère être hautement accordable par la contrainte et le champ électrique, conduisant à une DMI géante comparable à celle des interfaces ferromagnétiques/métaux lourds, qui ont été reconnues comme des systèmes prototypes pour accueillir des skyrmions.

Ensuite, nos simulations atomistiques de spin montrent que le contrôle efficace de la DMI, du couplage d’échange et de l’énergie d’anisotropie magnétique par la déformation conduit à des skyrmions stabilisés à champ nul avec des diamètres proches de 10 nm, devenant technologiquement compétitifs.

Enfin, nous proposons théoriquement des jonctions tunnel verticales pour les mémoires à skyrmions basées sur des aimants 2D, qui ne dépendent pas d’un champ magnétique externe pour le fonctionnement du dispositif. En utilisant le formalisme de la fonction de Green de non-équilibre, nous démontrons que les jonctions tunnel proposées peuvent réaliser un schéma de détection électrique fiable pour les skyrmions.