近日，中科院強磁場科學(xué)中心科研人員與韓國科研人員聯(lián)手，在新一代磁記憶的數(shù)據(jù)儲存設(shè)備研究中獲得突破性進展，在國際上首次在氧化物薄膜中直接觀測到斯格明子。據(jù)介紹， 斯格明子被普遍認為是未來數(shù)據(jù)存儲(類似于內(nèi)存、硬盤)的理想材料。

這一國際合作的科研成果，近日發(fā)表在國際著名期刊Nature Materials上。

高密度、快速、低成本的數(shù)據(jù)存儲是當今信息革命最重要的基礎(chǔ)之一。在過去的50年里，由于磁存儲設(shè)備的快速發(fā)展，硬盤驅(qū)動器已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷臄?shù)據(jù)存儲設(shè)備。

然而，目前由于個人電子設(shè)備的快速發(fā)展和大數(shù)據(jù)分析的需要，當前主要基于硅微電子和磁隧道結(jié)的磁存儲器件越來越無法滿足人們在存儲密度和速度上的需要。因此，材料科學(xué)家和凝聚態(tài)物理學(xué)家總是渴望為下一代磁記憶設(shè)備尋找新的磁系統(tǒng)。

磁性斯格明子是一種有著粒子性質(zhì)的自旋保護結(jié)構(gòu)，其尺寸可以小到甚至只有幾納米，有著拓撲保護的穩(wěn)定性，并且能被極低功率的自旋極化電流所驅(qū)動。由于這些引人注目的特性，磁性斯格明子被普遍認為可能成為下一代磁存儲器件中的理想數(shù)據(jù)存儲單元。

來自韓國關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)研究中心的Noh等人制備出一種氧化物薄膜，通過霍爾測量可以預(yù)測系統(tǒng)中可能存在有斯格明子。為了驗證這一點，一個直接的微觀成像研究就顯得尤為重要。

中科院強磁場中心的陸輕鈾課題組首先將樣品零場冷到4.5K，利用自主研發(fā)的該高靈敏磁力顯微鏡，直接觀測到了該系統(tǒng)中的斯格明子， 這也是首次在氧化物薄膜中觀測到斯格明子。同時，也測量出該體系中斯格明子的尺寸分布，密度變化，及其微觀動力學(xué)行為。

另悉，該自主研發(fā)的高靈敏磁力顯微鏡，可在4.5K-300K和18/20T 磁場下對微觀磁結(jié)構(gòu)進行調(diào)控與成像，可對3um小樣品進行精準定位與測量，并能對3-5層的少數(shù)原子或單胞層磁性樣品實現(xiàn)磁結(jié)構(gòu)成像，這是國際上迄今達到的最高水平。

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