Spindynamik hybrider Skyrmion-Magnon Solitonen

• Antragsteller: Professor Dr. Mathias Weiler
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403505631

Die heute Spintronik basiert auf der Kontrolle magnetischer Momente in topologisch trivialen Ferromagneten. Topologisch stabilisierte magnetische Skyrmionen in chiralen Magneten bieten eine neuartige und vielversprechende Basis für Informationstransport und Speicherung mit erweiterten Funktionalitäten. Um darauf beruhende Anwendungen zu realisieren, ist ein genaues Verständnis der zu Grunde liegenden Dynamik der Magnetisierung unerlässlich.In diesem Projekt untersuchen wir die Magnetisierungsdynamik in hybriden Strukturen bestehend aus Ferromagneten und Chiralen Magneten. In solchen hybriden Systemen können die magnetischen Anregungen von Skyrmionen an die entsprechenden Anregungen im topologisch trivialen Ferromagneten koppeln. Dies bietet eine Möglichkeit, vorteilhafte Eigenschaften beider Materialklassen zu vereinen.In der zweiten Förderperiode werden wir die Hybridisierung solcher dynamischer Anregungen in zwei gegensätzlichen Grenzfällen untersuchen. Wir werden die langreichweitige Kopplung uniformer Anregungen durch nicht-lokale Mikrowellenphotonen ebenso wie die Kopplung von kurzwelligen Anregungen an Grenzflächen untersuchen.Die nicht-lokale Kopplung basiert auf der bekannten Kopplung von Magnonen und Photonen sowie auf neuartigen Photon-Skyrmion Kopplungsphänomenen, die wir in der ersten Förderperiode nachgewiesen haben. Wir werden diese Kopplung in speziell angefertigten Mikrowellenresonatoren untersuchen. Solch nicht-lokale Kopplung mit hoher Kooperativität ermöglicht den kohärenten Transfer von Anregungen zwischen topologisch trivialen und topologisch stabilisierten magnetischen Texturen. Wir werden weiterhin magneto-optische Spektroskopie, insbesondere Brillouin-Lichtstreuung, sowie mikromagnetische Simulationen einsetzten, um die Kopplung von Spinwellen und magnetischen Skyrmionen an der Grenzfläche von chiralen Magneten und Ferromagneten zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2137: Skyrmionics: Topologische Spin-Phänomene im Realraum für Anwendungen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Philipp Pirro