Investigations of anti-skyrmions and Néel skyrmions using Lorentz Transmission Electron Microscopy

Abstract

Diese Dissertation konzentriert sich auf zwei Verbindungen Mn1.4Pt0.9Pd0.1Sn und PtMnGa, die Anti-Skyrmionen bzw. Néel-Skyrmionen enthalten. Für das Mn1.4Pt0.9Pd0.1Sn wird die Stabilisierung und Dickenabhängigkeit der Anti-Skyrmionen mittels Lorentz-Transmissions-Elektronenmikroskopie (LTEM) untersucht. Das Temperatur-Magnetfeld-Phasendiagramm zeigte, dass das Anti-Skyrmionen-Stabilitätsfenster wenig mit der Dicke variiert. Diese dickenunabhängige Stabilität wird auf die Dzyaloshinskii-Moriya-Wechselwirkung zurückgeführt, die aus der D2d -Symmetrie der Kristallstruktur resultiert. Für die Verbindung PtMnGa ergaben die Beobachtungen, dass ihre Kristallstruktur nicht-zentrosymmetrisch ist (C3v) und somit Néel-Skyrmionen enthalten kann, was durch die LTEM-Messungen entdeckt wird. Die Dickenabhängigkeit der Skyrmionengröße wird ebenfalls untersucht. Schließlich wird gezeigt, dass Skyrmionen in dieser Verbindung robust gegen in-plane Magnetfelder von bis zu 1 T sind.

This thesis focuses on two compounds Mn1.4Pt0.9Pd0.1Sn and PtMnGa that host anti-skyrmions and Néel skyrmions, respectively. For the Mn1.4Pt0.9Pd0.1Sn, the stabilization and thickness dependence of anti-skyrmions is studied using Lorentz Transmission Electron Microscopy (LTEM). The temperature-magnetic field phase diagram revealed that the anti-skyrmion stability window varies little with thickness. This thickness independence stability is attributed to the Dzyaloshinskii-Moriya interaction resulting from the D2d symmetry of the crystal structure. For the compound PtMnGa, observations revealed that its crystal structure is non-centrosymmetric (C3v) and, thus, can host Néel skyrmions, which is discovered using the LTEM measurements. The thickness dependence of the skyrmion size is also investigated. Finally, it is shown that skyrmions in this compound are robust against in-plane magnetic fields of up to 1 T.