Topologischer Nernsteffekt einzelner Skyrmionen

Skyrmionen sind nanoskalige vortexartige Spinstrukturen mit topologischen Eigenschaften, die in magnetischen Materialien durch das Zusammenspiel von symmetrischer und antisymmetrischer Austauschwechselwirkung stabilisiert werden können. Während die elektrische Detektion und Manipulation von Skyrmionen seit einiger Zeit gut etabliert ist, steckt deren thermoelektrische Charakterisierung noch in den Kinderschuhen. In eigenen Vorarbeiten konnte kürzlich erstmals das thermoelektrische Signal eines einzelen Skyrmions gemessen werden. Allerdings zeigte sich darin trotz der topologischen Strukture des Skyrmions kein signifikanter topologischer Beitrag zum thermoelektrischen Signal.Das Ziel dieses Projektes ist es daher, das topologische thermoelektrische Signal, den sogenannten topologischen Nernsteffekt, erstmals experimentell nachzuweisen und zu untersuchen. Um dies zu erreichen, werden verschiedene skyrmionische Dünnschichtsysteme lithographisch strukturiert und ihre thermoelektrischen Eigenschaften gemessen. Der Vergleich der Messdaten mit quantitativen Abbildungen der Spinstruktur erlaub die Datenanalyse im Hinblick auf die Existenz topologischer Beiträge. Zudem werden die Daten im Hinblick auf thermisch induzierte Torques untersucht. Die geplanten Untersuchungen ermöglichen nicht nur einen tiefen Einblick in die Wechselwirkungen von Wärme-, Ladungs- und Spinströmen in topologisch geschützten Systemen, sondern könnten auch neuartige Werkzeugen zur thermisch induzierten Manipulation von Skyrmionen bereitstellen.

DFG-Verfahren Schwerpunktprogramme

Teilprojekt zu SPP 2137:  Skyrmionics: Topologische Spin-Phänomene im Realraum für Anwendungen

Internationaler Bezug Frankreich

Kooperationspartner Vincent Cros, Ph.D.