Magnetic antiskyrmions in tetragonal Heusler materials with D2d structure

Abstract

In dieser Dissertation wurden magnetische Antiskyrmionen in tetragonalen Heuslerlegierungen mit D2d-Symmetrie untersucht. In Kapitel 1 werden Hintergrundinformationen zur Entwicklung von Skyrmionen gegeben. In Kapitel 2 und 3 werden die grundlegende Theorie von Skyrmionen, mikromagnetischen Simulationen und verschiedenen experimentellen Techniken zusammengefasst. In Kapitel 4 wird die erste experimentelle Entdeckung von Antiskrmionen diskutiert, gefolgt von weiteren Untersuchungen zu deren intrinsischen Stabilität in Kapitel 5. In Kapitel 6 wird unsere Arbeit zur Abstimmbarkeit von Antiskrmionengröße und Helixperiode präsentiert. Aufgrund des Einflusses der Dzyaloshinskii–Moriya-Wechselwirkung und der für die D2d-Kristallsymmetrie charakteristischen magnetischen Dipolwechselwirkung können die Antiskyrmionengröße und die entsprechende Helixperiode im Bereich einer Größenordnung abgestimmt werden. Abschließend werden in Kapitel 7 eine Zusammenfassung und ein Ausblick gegeben.

In this thesis, we investigated magnetic antiskyrmions in tetragonal Heusler materials with D2d symmetry. In the 1st chapter the background information of the development of skyrmions is introduced. In the 2nd and 3rd chapters the basic theory of skyrmions, the micromagnetic simulation methods, and various experimental techniques are summarized. In the 4th chapter the first experimental work on the discovery of magnetic antiskyrmions is discussed. The 5th chapter contains follow-up studies on the intrinsic stability of antiskyrmions. In the 6th chapter our work on the widerange tunability of the antiskyrmion size and helix period is presented. Due to the significant influence of both the Dzyaloshinskii–Moriya interaction and magnetic dipolar interactions, which is unique to the D2d crystal symmetry, the size of the antiskyrmion and the corresponding helix period can be tuned by up to one order of magnitude. Finally, the 7th chapter presents the conclusion and outlook.