Estudio de skyrmiones magnéticos en materiales antiferromagnéticos de red cuadrada
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Date
2023-03-13
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Los skyrmiones magnéticos son texturas de espín similares a partículas que se forman en materiales magnéticos quirales. La topología no trivial de los skyrmiones les otorga una gran estabilidad y los convierte en candidatos prometedores para ser la base de nuevos dispositivos lógicos y de almacenamiento de información. Los skyrmiones magnéticos se han observado en muchos materiales ferromagnéticos y se ha predicho que existen en materiales antiferromagnéticos, pero aún no se han observado. Recientemente, ha habido un gran interés en los skyrmions antiferromagnéticos, ya que se han encontrado más adecuados para aplicaciones de almacenamiento de datos. Esto ha resultado en un esfuerzo por determinar las condiciones bajo las cuales se pueden formar skyrmiones antiferromagnéticos.
En esta tesis, nos centramos primero en el estudio analítico del tamaño de skyrmiones ferromagnéticos aislados basados en un modelo continuo. Reproducimos el trabajo seminal de Belavin y Polyakov sobre skyrmions ferromagnéticos y mostramos cómo, para un conjunto particular de modelos solubles, las interacciones comunes presentes en los materiales ferromagnéticos quirales establecen una escala de tamaño óptima para los skyrmions de Belavin-Polyakov, que de otro modo no tendrían escala. Luego estudiamos numéricamente la escala de tamaño de skyrmions aislados que difieren ligeramente de los modelos analíticamente solubles para el ferromagnético de plano fácil Fe0.7Co0.3Si. Por último, presentamos un nuevo ansatz para perfiles demagnetización de skyrmiones aislados que reproduce el comportamiento de las soluciones numéricas.
Posteriormente, centramos nuestra atención en los materiales antiferromagnéticos. Estudiamos numéricamente skyrmiones aislados en materiales antiferromagnéticos quirales con anisotropía de eje fácil en presencia de un campo magnético. Encontramos que hay una región del espacio de fase donde las soluciones aisladas de skyrmion tienen un tamaño finito y una energía más baja que la fase antiferromagnética. Además, observamos que los campos magnéticos aumentan la estabilidad de los skyrmiones antiferromagnéticos aislados. Además, utilizando simulaciones de Monte Carlo, confirmamos que existe una región del espacio de fase donde los skyrmiones antiferromagnéticos son configuraciones estables a temperaturas finitas incluso en ausencia de un campo magnético. Finalmente, observamos que los campos magnéticos aumentan el tamaño de los skyrmions antiferromagnéticos.
Description
Keywords
Skyrmiones magnéticos, Skyrmiones antiferromagnéticos, Simulaciones de Monte Carlo