1. Enhancing domain wall velocity through interface intermixing in W-CoFeB-MgO films with perpendicular anisotropy
- Author
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Samridh Jaiswal, Carolyna Hepburn, Dafiné Ravelosona, Gianfranco Durin, Liza Herrera Diez, Mohamed Belmeguenai, Jürgen Langer, Boyu Zhang, Gerhard Jakob, N. Vernier, Xueying Zhang, Wang Lin, Berthold Ocker, Arianna Casiraghi, S. M. Chérif, Mamour Sall, Weisheng Zhao, Tao Xing, Mathias Kläui, Andrei A. Stashkevich, Yves Roussigné, Xiaoxuan Zhao, Beihang University (BUAA), Institut d'électronique fondamentale (IEF), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), College of Life Sciences, Huazhong University of Science and Technology [Wuhan] (HUST), Matériaux, Défauts et IRradiations (MADIR), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Nanosciences de Paris (INSP), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM), Université Paris 13 (UP13)-Institut Galilée-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Propriétés Mécaniques et Thermodynamiques des Matériaux (LPMTM), Université Paris 13 (UP13)-Institut Galilée-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Singulus technology AG, Institut für Physik [Mainz], Johannes Gutenberg - Universität Mainz = Johannes Gutenberg University (JGU), Fert Beijing Institute and School of Electronic and Information Engineering, ANR-16-CE24-0018,ELECSPIN,Dispositifs Spintronique assistés par champ électrique(2016), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU), and Johannes Gutenberg - Universität Mainz (JGU)
- Subjects
010302 applied physics ,Materials science ,Physics and Astronomy (miscellaneous) ,Spintronics ,Magnetic domain ,Condensed matter physics ,530 Physics ,Perpendicular magnetic anisotropy ,02 engineering and technology ,530 Physik ,021001 nanoscience & nanotechnology ,01 natural sciences ,[SPI]Engineering Sciences [physics] ,Domain wall (magnetism) ,Creep ,[PHYS.COND.CM-GEN]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Other [cond-mat.other] ,0103 physical sciences ,Perpendicular anisotropy ,Irradiation ,[PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat] ,0210 nano-technology ,Anisotropy ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS - Abstract
We study the influence of He+ irradiation induced interface intermixing on magnetic domain wall (DW) dynamics in W-CoFeB (0.6 nm)-MgO ultrathin films, which exhibit high perpendicular magnetic anisotropy and large Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) values. Whereas the pristine films exhibit strong DW pinning, we observe a large increase in the DW velocity in the creep regime upon He+ irradiation, which is attributed to the reduction of pinning centers induced by interface intermixing. Asymmetric in-plane field-driven domain expansion experiments show that the DMI value is slightly reduced upon irradiation, and a direct relationship between DMI and interface anisotropy is demonstrated. Our findings provide insights into the material design and interface control for DW dynamics, as well as for DMI, enabling the development of high-performance spintronic devices based on ultrathin magnetic layers.
- Published
- 2019
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