論文の概要: Super-Moiré Spin Textures in Twisted Antiferromagnets
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.25545v1
- Date: Wed, 29 Oct 2025 14:11:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-30 15:50:45.697676
- Title: Super-Moiré Spin Textures in Twisted Antiferromagnets
- Title（参考訳）: ツイスト反強磁性体におけるスーパーモアレスピン集合組織
- Authors: King Cho Wong, Ruoming Peng, Eric Anderson, Jackson Ross, Bowen Yang, Meixin Cheng, Sreehari Jayaram, Malik Lenger, Xuankai Zhou, Yan Tung Kong, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Michael A. McGuire, Rainer Stöhr, Adam Wei Tsen, Elton J. G. Santos, Xiaodong Xu, Jörg Wrachtrup,
- Abstract要約: 磁気学の新しいタイプの磁気は、超モイアの磁気状態と呼ばれ、単一のモイアの単位細胞を超えて伸びる長距離磁気テクスチャが特徴である。
その結果、小さなツイスト角では、自発磁気テクスチャのサイズは、基礎となるモワール周期性とは反対のツイスト角で増加することがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.356449456262067
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Stacking two-dimensional (2D) layered materials offers a powerful platform to engineer electronic and magnetic states. In general, the resulting states, such as Moir\'e magnetism, have a periodicity at the length scale of the Moir\'e unit cell. Here, we report a new type of magnetism -- dubbed a super-Moir\'e magnetic state -- which is characterized by long-range magnetic textures extending beyond the single Moir\'e unit cell -- in twisted double bilayer chromium triiodide (tDB CrI$_3$). We found that at small twist angles, the size of the spontaneous magnetic texture increases with twist angle, opposite to the underlying Moir\'e periodicity. The spin-texture size reaches a maximum of about 300 nm in 1.1${\deg}$ twisted devices, an order of magnitude larger than the underlying Moir\'e wavelength, and vanishes at twist angles above 2${\deg}$. Employing scanning quantum spin magnetometry, the obtained vector field maps suggest the formation of antiferromagnetic N\'eel-type skyrmions spanning multiple Moir\'e cells. The twist-angle-dependent study combined with large-scale atomistic simulations suggests that complex magnetic competition between the Dzyaloshinskii--Moriya interaction, magnetic anisotropy, and exchange interactions controlled by the relative rotation of the layers produces the topological textures which arise in the super-Moir\'e spin orders.
- Abstract（参考訳）: 積層2次元(2次元)層状材料は、電子状態と磁気状態を設計するための強力なプラットフォームを提供する。
一般に、Moir\e磁気学のような結果として生じる状態は、Moir\e単位セルの長さスケールで周期性を持つ。
ここでは、ねじれた2層クロム三ヨウ化クロム(tDB CrI$_3$)において、新しい種類の磁性(超モワール磁気状態)を報告し、単一のモワール単位セルを超えて長い範囲の磁気テクスチャを特徴付ける。
我々は、小さなツイスト角では、自発磁気テクスチャのサイズは、基礎となるモイアの周期性とは反対のツイスト角で増加することを発見した。
スピンテクスチャサイズは1.1${\deg}$ツイストデバイスで最大300nmに達し、基礎となるMoir\'e波長よりも桁違い大きく、2${\deg}$以上のツイスト角度で消滅する。
得られたベクトル場マップは走査量子スピン磁気学を用いて、複数のモワール細胞にまたがる反強磁性N'eel型スカイミリオンの形成を示唆している。
大規模な原子論シミュレーションと組み合わせたツイスト角度依存性の研究は、ジアロシンスキー-モリヤ相互作用、磁気異方性、および層間の相対回転によって制御される交換相互作用の間の複雑な磁気的競合が、超モワールスピンオーダーで生じる位相的テクスチャを生み出すことを示唆している。
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