Manipulation von atomarskaligen Skyrmionen mit spin-polarisierten Oberflächenströmen

• Antragsteller: Dr. Stefan Krause
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 543078346

Das Ziel dieses Projekts ist die experimentelle Manipulation atomarskaliger Skyrmionen mittels eines spin-polarisierten Oberflächenstroms auf ultradünnen magnetischen Filmen, die aus weniger als vier atomaren Lagen auf Metalloberflächen bestehen. Wohldefinierte elektrische Kontakte zu den magnetischen Filmen werden mittels Rastersondenspitzen realisiert, die bei lateralen Abständen auf der Nanometerskala die kontrollierte Erzeugung lokaler spin-polarisierter Oberflächenströme ermöglichen. Die Wechselwirkungen zwischen diesen Strömen und individuellen atomarskaligen Skyrmionen sollen mittels eines neuartigen Drei-Spitzen-Instruments für spin-polarisierte Rastertunnelmikroskopie im Ortsraum und bei Zeitauflösungen im Pikosekunden-Bereich untersucht werden. Hierbei dient das spin-polarisierte Tunneln von einer magnetischen Sondenspitze dem Abbilden und der kontrollierten Manipulation der Skyrmionen. Die Experimente werden unter Ultrahochvakuum-Bedingungen, bei variablen Temperaturen zwischen 1 K und 100 K und in variablen externen Magnetfeldern von bis zu 3 T durchgeführt. Die Studien in diesem Projekt fokussieren sich auf Skyrmionen, die durch Dzyaloshinskii-Moriya-Wechselwirkungen an der Grenzfläche zwischen ultradünnen magnetischen Filmen und Einkristalloberflächen schwerer Elemente stabilisiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen