Граничные эффекты в эпитаксиальных пленках [Pd/Co/CoO]n для применения в современной спин-орбитронике

Создание и исследование ультратонких магнитных пленок, демонстрирующих различные интерфейсные и объемные спин-орбитальные эффекты, способствующие стабилизации и контролю топологических спиновых структур, таких как скирмионы и киральные доменные стенки, является актуальной проблемой современной спиновой электроники. Это связано с необходимостью создания таких наноматериалов, в которых можно независимо контролировать основные магнитные параметры, такие как энергия анизотропии и взаимодействия Дзялошинского-Мория, а также управлять намагниченностью в отсутствии магнитного поля. Сочетание спин-орбитальных эффектов в системах "тяжелый металл/ферромагнетик" позволяет перемещать киральные Неелевские доменные границы и скирмионы под действием импульсов тока. На основе перемещения магнитных структур по магнитным дорожкам были предложены устройства записи информации, использующие доменные стенки - Racetrack memory и Неелевские скирмионы. Эффект токоиндуцированной передачи спин-орбитального момента (SOT-эффект) являются мощным инструментом для управления намагниченностью в тонких магнитных пленках. Модификация поверхности путем окисления, приводит к существенному изменению магнитных свойств. Окисление может быть использовано в качестве инструмента для управления характеристиками токоиндуцированного переключения намагниченности и SOT-эффекта путем окисления как верхнего, так и нижнего интерфейса. Использование эпитаксиальных структур позволит существенно увеличить энергию взаимодействия Дзялошинского-Мория (ВДМ). Сильное увеличение эффективности SOT в сочетании с взаимодействием Дзялошинского-Мория является очень перспективным средством для переключения намагниченности с гораздо меньшими плотностями тока, что позволит создавать наиболее энергоэффективные устройства для хранения и записи информации. Следует отметить, что монооксид кобальта является антиферромагнетиком при температуре ниже температуры Нееля, который в сочетании с ферромагнитным слоем приводит к появлению эффекта обменного смещения на границе раздела. Структуры, в которых проявляется эффект обменного смещения, представляют интерес в качестве материалов применяемых для создания устройств магнитной памяти с высокой плотностью записи. Особенно интересны системы ультратонких эпитаксиальных плёнок с обменным смещением направленным перпендикулярно поверхности раздела ферромагнетик/антиферромагнетик так как они менее восприимчивы к тепловому шуму и хорошо подходят для большого класса устройств спинтроники и спин-орбитроники.