分析中通常忽略的峰掃場被認為是疇擴展或向末端疇分離方向成核的過程。這一過程在誘導(dǎo)磁化不可逆性以揭示疇變換中是必不可少的公浪。此外，還建立了一個以FORC分布峰為特征的模型來描述從孤立斯基米子到斯基米子晶格相的轉(zhuǎn)變欠气，并確定了轉(zhuǎn)變的重要場范圍。本研究建立了一種直觀的分析形式预柒，用于模擬磁場中磁場分布的抽象數(shù)據(jù)队塘。
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基于一階反轉(zhuǎn)曲線研究的溫度調(diào)制磁離子相及相變分析(二)
使用原位MOKE成像宜鸯，沿著圖2(b)和2(d)所示的三個關(guān)鍵磁場掃描識別域變換憔古，負磁場掃描沿對角線表示為藍色虛線淋袖，兩個正磁場掃描與上峰和下谷峰對相交鸿市，表示為水平紅色虛線。為了驗證與每個峰相關(guān)的域變換是一致的，我們捕獲了19.0°C的孤立天空粒子和26.0°C的天空粒子晶格的MOKE圖像剥懒。在補充材料中可獲得19.0°C， 23.0°C和26.0°C的其他支持MOKE圖像初橘。
圖3
圖3(c)在19.0°c和圖3(f)在26.0°c時沿負磁場向上掃至上峰的HR處验游，均顯示條狀疇破裂為更短的段和天空區(qū)，留下條狀和天空區(qū)混合保檐。然而耕蝉，圖3(c)中的區(qū)域相距較遠，skyrmions稀疏夜只，而圖3(f)中的skyrmions密度明顯較大赔硫，保持著接近于其終端分離的域-域分離盐肃。終端間距是指天際線或條紋之間的Min穩(wěn)定間隙。這種間隙類似于以前的研究中磁場增加的迷宮中更寬的區(qū)域所接近的區(qū)域?qū)挾韧剖ⅰＴ谧銐虼蟮拇艌鱿侣透螅犛蚍蛛x在此終端寬度之外發(fā)散并接近飽和耘成。在低峰的高HR處榔昔，圖3(c)和圖3(f)均顯示了純skyrmion態(tài)的skyrmion湮滅過程。這一過程在兩種溫度之間是完全一致的瘪菌，但圖3(f)顯示出較小的天空粒子和明顯較大的天空粒子密度撒会。
對于圖3(d)在19.0°C和圖3(g)在26.0°C時HR = - 15 Oe的上峰的正場掃描师妙，都表明當HZ掃過FORC峰時诵肛，條紋疇的增加是以犧牲skyrion湮滅為代價的。然而默穴，圖3(d)中的變換涉及到區(qū)域的顯著增加，因為條紋的傳播填補了區(qū)域之間的空白薛训，而圖3(g)中zui初接近終端分離的區(qū)域由于天空到條紋的變換，區(qū)域面積幾乎沒有變化仑氛。Max的疇傳播速率也與HZ = - 13 Oe的場有關(guān)乙埃，其中ρ在19.0°C時z大。
對于圖3(e)所示19.0°C時HR = - 20 Oe的低峰的正場掃描和圖3(h)所示26.0°C時HR = - 21 Oe的低峰的正場掃描锯岖，兩種轉(zhuǎn)換都從其HR處的純天空狀態(tài)開始介袜，隨后隨著HZ掃過FORC峰而接近終端分離。然而嚎莉，在19.0°C時，天空邊緣拉長成條狀結(jié)構(gòu)域趋箩，填充樣品并接近終端分離，如圖3(e)所示加派。在這個過程中，天空粒子被轉(zhuǎn)化成條紋而湮滅芍锦，導(dǎo)致zui終場的天空粒子密度可以忽略不計。相反次乓，在26.0°C時吓歇，出現(xiàn)了skyrmion形核來填補間隙。對于在19.0°C和HR = - 20 Oe時發(fā)現(xiàn)的FORC谷票腰，無顯著性當HZ < - 15 Oe時，觀察到初始純skyrmions狀態(tài)的變化杏慰。隨著HZ的進一步增加测柠，圖3(e)所示的轉(zhuǎn)換與槽的出現(xiàn)同步開始。
圖3(a)中基于ρ的彩色線表示的forc圖顯示缘滥，峰和谷分別來自forc的收斂和發(fā)散轰胁。如圖3(d)、3(e)和3(h)所示赃阀，這里的收斂力對應(yīng)于新結(jié)構(gòu)域的成核或現(xiàn)有結(jié)構(gòu)域向密集堆積狀態(tài)的傳播，并伴有末端結(jié)構(gòu)域的分離吟税。具有終端分離的狀態(tài)是通過在樣品上收斂于終端值的域-域分離的均勻性來識別的。在末端分離時肠仪，鐵磁態(tài)中沒有寬的區(qū)域可供擴展肖抱，疇只能通過聚并進一步擴展。發(fā)散力來自于有限數(shù)量的殘余skyrons形成條紋域和延伸的過程异旧。在磁場掃描過程中意述，殘余殘余粒子與低殘余粒子成核率之間的較大分離導(dǎo)致這些殘余粒子形成的條紋結(jié)構(gòu)域的數(shù)量強烈依賴于反轉(zhuǎn)場HR中殘余殘余粒子的數(shù)量。
根據(jù)域圖像的分析吮蛹，峰的HR和HZ對應(yīng)于與峰相關(guān)的整個非零ρ區(qū)域的過程，而不是峰處的域狀態(tài)潮针。上峰的HR對應(yīng)于條紋域分裂為條紋和天幕的混合物，而上峰的HZ對應(yīng)于條紋向終端分離的傳播每篷。較低峰的HR對應(yīng)于純skyrmion態(tài)的湮滅瓣戚，較低峰的HZ對應(yīng)于skyrmion向終端分離的成核或條紋傳播。兩個峰的HZ表示向終端分離的過渡子库，并且觀察到疇在峰值邊緣達到終端分離，ρ變?yōu)榱恪?/p>
雖然以前的研究已經(jīng)確定了負場掃描期間的破裂和湮滅過程矗晃，但缺乏對與正場掃描相關(guān)的過程的分析仑嗅，可能導(dǎo)致對峰的描述不完整。一個主要的矛盾是，即使在上部峰值幾乎完全脫離FORC圖時仓技，條紋壓裂過程仍會繼續(xù)發(fā)生，形成多個較短的段或天穹浑彰。從掃波場分析來看，上峰向負HZ的平移及其zui終消失直接關(guān)系到域-域分離與終端分離的發(fā)散程度郭变，而與反轉(zhuǎn)場相關(guān)的過程仍在繼續(xù)發(fā)生颜价。從其零場skyrmions密度對HR的依賴以及Min的FORC特征來看，條紋壓裂成skyrmions的不可逆過程持續(xù)存在诉濒，這突出了FORC技術(shù)在利用宏觀磁化測量量化微觀不可逆域變換方面的局限性。然而未荒，具有諷刺意味的是，同時證明了FORC技術(shù)的高靈敏度片排，即使只有很小的殘余峰也仍然有用寨腔。
圖4
圖4可以作為一個有用的模型，用于描述FORC特征在磁skyrmion相位和穩(wěn)定性方面的變化率寡。由于skyrmion穩(wěn)定性參數(shù)κ強烈依賴于溫度，因此可以假設(shè)圖4中的水平軸與κ類似冶共。上下峰的HZ形成一對線性遞減的平行線乾蛤，但在22.0℃以上，上峰的HZ收斂于其對應(yīng)的HR捅僵。隨著溫度的升高，下峰的HR逐漸升高庙楚，上峰的HR逐漸降低上荡。在較低溫度下馒闷，上峰的HR和HZ的發(fā)散與孤立的skyrmion相有關(guān)酪捡，因為它代表了一個場范圍的存在，在這個場范圍內(nèi)窜司，疇對場的變化不敏感航揉，并且在斷裂成較短的條紋段或經(jīng)歷skyrmion湮滅后遠離終端分離塞祈。在高溫下帅涂，上峰向負HZ方向的移動并zui終偏離了FORC圖议薪，表明隨著疇壁能量的減少尤蛮，終端分離的散度減小，導(dǎo)致疇穩(wěn)定到更大的場斯议。該模型適用于由界面- dmi和偶極相互作用相結(jié)合而穩(wěn)定在磁性多層中的磁性粒子。這些磁天幕在磁場作用下表現(xiàn)出迷宮哼御、條紋坯临、天幕和飽和狀態(tài)之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換恋昼，通常具有領(lǐng)結(jié)形狀的主磁滯回線。
由于上峰代表斯基米子破裂的過程液肌，下峰處于純斯基米子狀態(tài)挟炬，因此在它們之間有一個條紋完全湮滅的臨界場。山谷指的是Min ρ場投影到反轉(zhuǎn)場顯示對齊純skyrmion態(tài)的Min反轉(zhuǎn)場的MOKE圖像嗦哆。底峰的下邊緣表示真正飽和的反轉(zhuǎn)場谤祖，所有的天空粒子都被湮滅老速。由于可忽略粥喜，真實飽和場通常大于由主磁滯回線導(dǎo)出的飽和場磁化信號由接近飽和的殘馀skyrmions產(chǎn)生，但這些殘馀skyrmions可以誘導(dǎo)出清晰的FORC峰值烁峭。
我們的工作為抽象的FORC分布提供了一種直觀的分析形式缩挑，并顯示了它在確定包含HZ的skyrmion相位時的適用性。除了對skyrmiion磁相的分析外鬓梅，F(xiàn)ORC還確定了各種重要目的的場范圍，例如保持純skyrmiion狀態(tài)绽快，所有域的完全湮滅以及skyrmiion到條紋的轉(zhuǎn)換芥丧，這將是未來skyrmiion器件發(fā)展的關(guān)鍵。
綜上所述坊罢，我們報告了一個skyrmion樣品的FORC分布中的兩個峰续担，分別對應(yīng)于反轉(zhuǎn)場中條紋域的破裂和skyrmions的湮滅。這兩個峰都對應(yīng)于疇的擴展和/或成核活孩，從而在掃描場中達到zui終的疇分離。從終端域分離發(fā)散是微觀域變換發(fā)展到通過FORC技術(shù)檢測到的宏觀不可逆性的必要條件⊙耍基于FORC分布峰的反轉(zhuǎn)場和掃掠場乃沙，建立了一個描述FORC從孤立天幕向天幕晶格相過渡的模型。我們的研究闡明了FORC特征對表征skyrmion相的意義诗舰，并推導(dǎo)出所需磁態(tài)和轉(zhuǎn)換的有用磁場范圍，這有利于推進磁性skyrmion的研究眶根。
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