7th IMRMPT

Abstract

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English title:	Composite magnetic skyrmion systems in asymmetric bilayers
Spanish title:	Sistemas compuestos de skyrmion magn�tico en bicapas asim�tricas
English abstract:	Skyrmions are topologically protected nanoscopic magnetic textures appearing in chiral magnetic materials under appropriate conditions. Their small size and the fact that they can be driven by very small spin-polarized currents, thus inducing low dissipation, make them promising candidates for future applications in high density magnetic storage and spintronics. However, once in motion, skyrmions are also subjected to a Magnus force, which produces a lateral motion forcing the skyrmion to eventually annihilate at the wall of, e.g., a racetrack, thus never reaching the intended destiny. This oblique motion, known as the skyrmion Hall effect (SHE), has a characteristic Hall angle, which depends on microscopic parameters of the system, and a Hall sign, which depends on the topological charge of the skyrmion. Recently, it has been shown that the SHE can be eliminated in a bilayer system comprising two ferromagnetic layers coupled antiferromagnetically. In such system, identical skyrmions, but with opposite topological charge, can be created in each layer. These skyrmions attract each other and form a pair with null total topological charge, which potentially eliminates the unwanted SHE. However, the success of this idea in promoting fully longitudinal motion of skyrmions relies on a highly symmetrical configuration of the magnetic parameters of both layers. In the present work, we perform a comprehensive theoretical investigation of coupled skyrmion pairs in non-symmetric bilayers. We introduce asymmetry in the Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) coefficients in the top and bottom layers and calculate, using micromagnetic simulations and semi-analytic methods, how the skyrmion-skyrmion coupling energy and the skyrmion radii evolve with increasing asymmetry. We also investigate the evolution of the Hall angle of the coupled pair as a function of the antiferromagnetic coupling between the top and bottom layers and the ratio between their DMI coefficients.
Spanish abstract:	Los skyrmions son texturas magn�ticas nanosc�picas topol�gicamente protegidas que aparecen en materiales magn�ticos quirales en condiciones apropiadas. Su peque�o tama�o y el hecho de que pueden ser impulsados por corrientes polarizadas de esp�n muy peque�as, lo que induce una baja disipaci�n, los convierten en candidatos prometedores para futuras aplicaciones en almacenamiento magn�tico de alta densidad y espintr�nica. Sin embargo, una vez en movimiento, los skyrmions tambi�n est�n sujetos a una fuerza de Magnus, que produce un movimiento lateral que obliga al skyrmion a aniquilarse finalmente en la pared de, por ejemplo, una pista, por lo que nunca alcanza el destino previsto. Este movimiento oblicuo, conocido como efecto Hall del skyrmion (SHE), tiene un �ngulo de Hall caracter�stico, que depende de los par�metros microsc�picos del sistema, y un signo de Hall, que depende de la carga topol�gica del skyrmion. Recientemente se ha demostrado que el SHE puede eliminarse en un sistema bicapa formado por dos capas ferromagn�ticas acopladas antiferromagn�ticamente. En dicho sistema, se pueden crear skyrmions id�nticos, pero con carga topol�gica opuesta, en cada capa. Estos skyrmions se atraen entre s� y forman un par con carga topol�gica total nula, lo que potencialmente elimina el SHE no deseado. Sin embargo, el �xito de esta idea de promover el movimiento completamente longitudinal de los skyrmions se basa en una configuraci�n altamente sim�trica de los par�metros magn�ticos de ambas capas. En el presente trabajo, realizamos una investigaci�n te�rica exhaustiva de pares de skyrmion acoplados en bicapas no sim�tricas. Introducimos asimetr�a en los coeficientes de interacci�n Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) en las capas superior e inferior y calculamos, usando simulaciones micromagn�ticas y m�todos semianal�ticos, c�mo la energ�a de acoplamiento skyrmion-skyrmion y los radios de skyrmion evolucionan con una asimetr�a creciente. Tambi�n investigamos la evoluci�n del �ngulo de Hall del par acoplado en funci�n del acoplamiento antiferromagn�tico entre las capas superior e inferior y la relaci�n entre sus coeficientes DMI.
Topic:
Presentation Type:
Speaker:

Authors

Name	Institution	Email
JUAN CARLOS PINA VELASQUEZ	UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO	juan.carlos@ufpe.br
CL�CIO CLEMENTE DE SOUZA SILVA	UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO	clecio.cssilva@ufpe.br

Presentation

Room:	Principal Room
Date:	June 7, 2023
Hour:	14:20 - 14:40

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7^th IMRMPT
Seventh International Meeting for Researchers in Materials and Plasma Technology

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        2nd IMRMPT 2013
        3rd IMRMPT 2015
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