Straight motion of half-integer topological defects in thin Fe-N magnetic films with stripe domains

Autor: Maria Gloria Pini, Silvia Tacchi, Mahmoud Eddrief, L. C. Garnier, Diego Bisero, Angelo Rettori, Raffaele Silvani, C. Hepburn, Massimiliano Marangolo, Samuele Fin, Franck Fortuna
Přispěvatelé: Università degli Studi di Ferrara (UniFE), Unità di Perugia- Dipartimento di Fisica, Croissance et propriétés de systèmes hybrides en couches minces (INSP-E8), Institut des Nanosciences de Paris (INSP), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CSNSM PS2, Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Firenze, Università degli Studi di Firenze = University of Florence [Firenze] (UNIFI), Unité de Recherche sur les Maladies Cardiovasculaires, du Métabolisme et de la Nutrition = Institute of cardiometabolism and nutrition (ICAN), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Universitaria di Ferrara, Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Scientific Reports, Vol 8, Iss 1, Pp 1-13 (2018)
Scientific Reports
Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2018, 8 (1), ⟨10.1038/s41598-018-27283-7⟩
Scientific reports (Nature Publishing Group) 8 (2018): 9339/1–9339/13. doi:10.1038/s41598-018-27283-7
info:cnr-pdr/source/autori:S. Fin (1); R. Silvani (2); S. Tacchi (3); M. Marangolo (4); L.-C. Garnier (4,5); M. Eddrief (4); C. Hepburn (4); F. Fortuna (6); A. Rettori (7); M. G. Pini (8); D. Bisero (1,9)/titolo:Straight motion of half-integer topological defects in thin Fe-N magnetic films with stripe domains/doi:10.1038%2Fs41598-018-27283-7/rivista:Scientific reports (Nature Publishing Group)/anno:2018/pagina_da:9339%2F1/pagina_a:9339%2F13/intervallo_pagine:9339%2F1–9339%2F13/volume:8
ISSN: 2045-2322
DOI: 10.1038/s41598-018-27283-7
Popis: In thin magnetic films with perpendicular magnetic anisotropy, a periodic “up-down” stripe-domain structure can be originated at remanence, on a mesoscopic scale (~100 nm) comparable with film thickness, by the competition between short-range exchange coupling and long-range dipolar interaction. However, translational order is perturbed because magnetic edge dislocations are spontaneously nucleated. Such topological defects play an important role in magnetic films since they promote the in-plane magnetization reversal of stripes and, in superconductor/ferromagnet hybrids, the creation of superconducting vortex clusters. Combining magnetic force microscopy experiments and micromagnetic simulations, we investigated the motion of two classes of magnetic edge dislocations, randomly distributed in an $${{\rm{N}}}_{2}^{+}$$ N 2 + -implanted Fe film. They were found to move in opposite directions along straight trajectories parallel to the stripes axis, when driven by a moderate dc magnetic field. Using the approximate Thiele equation, analytical expressions for the forces acting on such magnetic defects and a microscopic explanation for the direction of their motion could be obtained. Straight trajectories are related to the presence of a periodic stripe domain pattern, which imposes the gyrotropic force to vanish even if a nonzero, half-integer topological charge is carried by the defects in some layers across the film thickness.
Databáze: OpenAIRE
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