Chiral magnetic domain wall dynamics in synthetic antiferromagnet-ferromagnet lateral junctions

Abstract

The current induced manipulation of chiral magnetic domain walls is of great interest for fundamental research and technological applications. Of particular interest are magnetic non-volatile memories formed from synthetic antiferromagnetic racetrack nanowires in which chiral composite domain walls, that act as data bits, can be efficiently moved by current pulses. However, overcoming the trade-off between energy efficiency, namely a low threshold current density and high thermal stability, remains a major challenge for developing integrated chips with high reliability and low power consumption. In this thesis, we demonstrate that chiral domain walls in a synthetic antiferromagnet - ferromagnet lateral junction, formed by local plasma oxidation, are highly stable against large magnetic fields, whilst the domain walls can be efficiently moved across the junction by current.

Die strominduzierte Manipulation von chiralen magnetischen Domänenwänden ist von großem Interesse für die Grundlagenforschung und technologische Anwendungen. Von besonderem Interesse sind magnetische nichtflüchtige Speicher, die aus synthetischen antiferromagnetischen Racetrack-Nanodrähten gebildet werden, in denen chirale zusammengesetzte Domänenwände, die als Datenbits fungieren, effizient durch Strompulse bewegt werden können. Die Überwindung des Zielkonflikts zwischen Energieeffizienz, d. h. einer niedrigen Schwellenstromdichte und hoher thermischer Stabilität, bleibt jedoch eine große Herausforderung für die Entwicklung integrierter Chips mit hoher Zuverlässigkeit und niedrigem Stromverbrauch. In dieser Arbeit zeigen wir, dass chirale Domänenwände in einem synthetischen antiferromagnetisch-ferromagnetischen seitlichen Übergang, der durch lokale Plasmaoxidation gebildet wird, sehr stabil gegenüber großen Magnetfeldern sind, während die Domänenwände durch Strom effizient über den Übergang bewegt werden können.