論文の概要: Magnetic domains and domain wall pinning in two-dimensional ferromagnets
revealed by nanoscale imaging
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.13440v1
- Date: Mon, 28 Sep 2020 16:07:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-30 18:40:39.400854
- Title: Magnetic domains and domain wall pinning in two-dimensional ferromagnets
revealed by nanoscale imaging
- Title（参考訳）: ナノスケールイメージングによる2次元強磁性体の磁区と磁壁ピンニング
- Authors: Qi-Chao Sun, Tiancheng Song, Eric Anderson, Tetyana Shalomayeva,
Johaness F\"orster, Andreas Brunner, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe,
Joachim Gr\"afe, Rainer St\"ohr, Xiaodong Xu and J\"org Wrachtrup
- Abstract要約: ダイヤモンドプローブにおける窒素空孔中心の単一電子スピンを用いた低温走査磁力計を用い,磁区の存在を明白に証明した。
この手法の高空間分解能は磁区のイメージングを可能にし、欠陥によって固定された領域壁の解決を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.614014297785306
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Magnetic-domain structure and dynamics play an important role in
understanding and controlling the magnetic properties of two-dimensional
magnets, which are of interest to both fundamental studies and
applications[1-5]. However, the probe methods based on the spin-dependent
optical permeability[1,2,6] and electrical conductivity[7-10] can neither
provide quantitative information of the magnetization nor achieve nanoscale
spatial resolution. These capabilities are essential to image and understand
the rich properties of magnetic domains. Here, we employ cryogenic scanning
magnetometry using a single-electron spin of a nitrogen-vacancy center in a
diamond probe to unambiguously prove the existence of magnetic domains and
study their dynamics in atomically thin CrBr$_3$. The high spatial resolution
of this technique enables imaging of magnetic domains and allows to resolve
domain walls pinned by defects. By controlling the magnetic domain evolution as
a function of magnetic field, we find that the pinning effect is a dominant
coercivity mechanism with a saturation magnetization of about 26~$\mu_B$/nm$^2$
for bilayer CrBr$_3$. The magnetic-domain structure and pinning-effect
dominated domain reversal process are verified by micromagnetic simulation. Our
work highlights scanning nitrogen-vacancy center magnetometry as a quantitative
probe to explore two-dimensional magnetism at the nanoscale.
- Abstract（参考訳）: 磁気ドメイン構造とダイナミクスは、2次元磁石の磁気特性の理解と制御において重要な役割を担っている。
しかし、スピン依存性の光学透過率[1,2,6]と導電率[7-10]に基づくプローブ法は、磁化の定量的情報を提供しもナノスケールの空間分解能も得られない。
これらの能力は磁区の豊かな性質を画像化し理解するために不可欠である。
本研究では,ダイヤモンドプローブ中の窒素空洞中心の単電子スピンを用いた極低温走査磁気測定を行い,磁気領域の存在をあいまいに証明し,原子状薄いcrbr$_3$でそのダイナミクスを研究する。
この手法の高空間分解能は磁区のイメージングを可能にし、欠陥をピン留めした磁区壁の解決を可能にする。
磁場の関数として磁区進化を制御することで、ピンニング効果は二層crbr$_3$に対して約26〜$\mu_b$/nm$^2$の飽和磁化を持つ支配的な保磁力機構であることが分かる。
磁区構造とピンニング効果が支配する磁区反転過程をマイクロ磁気シミュレーションにより検証した。
ナノスケールで2次元磁気を探究するための定量的プローブとして,窒素空孔中心磁力計の走査に注目した。
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