磁斯格明子的擦写方法

本发明涉及磁性存储，更具体地，涉及磁斯格明子的擦写方法。

背景技术：

1、磁斯格明子(skyrmion)是一种非平庸的自旋拓扑结构，是一种准粒子，最早于2009年在mnsi(锰硅)单晶中被发现。随后人们在其他手性材料、多层膜结构材料和中心对称材料中都发现了磁斯格明子的存在。磁斯格明子外围的磁矩与其外磁场平行，中心的磁矩与外磁场反平行排列，根据自旋过度方式的不同，磁斯格明子有奈尔型(如图1所示)和布洛赫型(如图2所示)两种类型。

2、磁斯格明子具有拓扑稳定性，是一种优质的信息载体，在铁磁体中，普通铁磁畴可被视作信息“0”，磁斯格明子可被视作信息“1”，因此，通过磁斯格明子的写入和擦除可以实现信息的读写和存储。由于磁斯格明子的尺寸可达到纳米级，可以实现高密度信息存储，此外，以自旋转移矩为桥梁，磁斯格明子可以通过电流驱动，并且其驱动电流密度比磁畴的驱动电流密度小5-6个数量级，可以大大降低信息读写的功耗。因此，磁斯格明子可以代替传统的储存单元，用来制造高密度存储、低功耗且稳定性高的新型非易失型磁存储器。

3、现有文献1(cn106653262b)公开了一种六角mnniga中的斯格明子的调控方法，包括如下步骤：1)对六角mnniga施加磁场，其中磁场不足以使得六角mnniga中的条状磁畴转变为斯格明子，磁场的方向不平行六角mnniga的{001}晶面族；2)对六角mnniga施加电流或/和加热使其条状磁畴消失。该方案仅仅可以在透射电镜的物镜笼罩区域生成磁斯格明子，不能实现特定区域精确生成磁斯格明子。

4、现有文献2(cn114335332_a)公开了一种利用光致应变诱导产生及擦除磁性斯格明子的方法及装置，包括以下步骤：s1：在光致应变衬底上通过磁控溅射制备具有介于垂直各向异性与水平各向异性之间的临界各向异性的磁性多周期膜，磁性多周期膜自下而上依次包括缓冲层、重金属层、磁性层和非磁性层；光致应变衬底为偶氮苯液晶薄膜；s2：通过微纳加工技术在步骤s1制得的磁性多周期膜上制备磁性纳米点阵列；s3：利用光诱导产生斯格明子：通过施加35-375nm的光脉冲，使偶氮键发生顺-反异构反应，偶氮苯液晶薄膜向预设方向弯曲，对磁性层产生单轴压应变，降低磁性材料的垂直磁各向异性，从而使铁磁态不能稳定存在，产生斯格明子；

5、s4：利用光擦除斯格明子：通过施加510-530nm的光脉冲，使得偶氮苯液晶薄膜中的顺式异构不能稳定存在，恢复为平整状态；这时磁性层处于无应变状态，磁性材料的垂直磁各向异性恢复，从而使斯格明子态不能稳定存在，回复为铁磁态。该方案操作复杂，对工作过程中的配件装置要求较高。

6、因此，亟需提供一种磁斯格明子的擦写方法，解决上述问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种磁斯格明子的擦写方法，用以解决无法在特定区域精确生成磁斯格明子、操作复杂以及对工作过程中的配件装置要求较高的问题。

2、本技术提供一种磁斯格明子的擦写方法，包括以下步骤：

3、提供样品，将样品放置于磁力显微镜的样品放置区；

4、提供探针，将探针放置于磁力显微镜的探针夹持器上；

5、采用探针的针尖扫描样品，得到具有迷宫状磁畴的样品；

6、采用加热器件加热样品，同时采用针尖扫描样品，升温期间，迷宫状磁畴逐渐转化为磁斯格明子，所有迷宫状磁畴完全转化为磁斯格明子后，磁斯格明子逐渐消失；

7、继续采用针尖扫描样品，同时对样品降温处理，降温期间，样品生成磁斯格明子，磁斯格明子逐渐形成晶格，晶格逐渐稳定并有序化，实现磁斯格明子的写入；

8、移走探针，先采用加热器件加热样品，再对样品降温处理，磁斯格明子转变为迷宫状磁畴，实现磁斯格明子的擦除。

9、可选地，采用针尖扫描样品中，样品的初始温度范围为22℃-33℃。

10、可选地，采用加热器件加热样品中，当样品的温度升高至60℃时，迷宫状磁畴开始转化为磁斯格明子，当样品的温度升高至65℃时，所有迷宫状磁畴完全转化为磁斯格明子，当样品的温度升高至80℃时，磁斯格明子完全消失。

11、可选地，继续采用针尖扫描样品，同时对样品降温处理中，当样品的温度降低至70℃时，样品生成磁斯格明子，当样品的温度降低至65℃时，磁斯格明子开始形成晶格。

12、可选地，移走探针，先采用加热器件加热样品，再对样品降温处理中，温度的变化趋势为先从30℃升高至80℃，再从80℃降低至30℃。

13、可选地，提供样品，将样品放置于磁力显微镜的样品放置区，包括以下步骤：

14、准备样品，样品为二维材料或者非二维材料；

15、当样品为二维材料时，采用胶带从二维材料上剥离纳米薄片；

16、采用化学机械抛光工艺对硅片衬底进行单面抛光，得到相对设置的抛光面和磨砂面；将带有纳米薄片的胶带粘贴在抛光面上；揭离胶带，使纳米薄片附着于抛光面上；使用双面胶将磨砂面固定在玻璃片上，将玻璃片放置于磁力显微镜的样品放置区；或者，

17、当样品为非二维材料时，采用化学机械抛光工艺对样品进行抛光，得到具有至少一个抛光面的样品；使用双面胶将样品的抛光面的背面固定在玻璃片上，将玻璃片放置于磁力显微镜的样品放置区。

18、可选地，提供探针，将探针放置于磁力显微镜的探针夹持器上，包括以下步骤：

19、准备探针，探针为具有磁性的探针或者为待磁化的探针；

20、当探针为具有磁性的探针时，将探针放置于探针夹持器上；将探针夹持器装配在磁力显微镜上；或者，

21、当探针为待磁化的探针时，将探针放置于探针夹持器上；

22、采用磁铁靠近探针的针尖，将探针磁化；将探针夹持器装配在磁力显微镜上。

23、可选地，采用磁铁靠近探针的针尖中，磁铁和针尖的距离范围为1mm-10mm，磁铁靠近针尖的时间范围为5s-20s。

24、可选地，样品包括多层膜材料。

25、可选地，针尖的高度范围为10μm-30μm，曲率半径范围为8nm-60nm，磁矩范围为10-13emu-10-12emu，矫顽力范围为150oe-500oe。。

26、与现有技术相比，本发明提供的磁斯格明子的擦写方法，至少实现了如下的有益效果：

27、第一方面，本发明采用纳米级别的磁性针尖，通过改变磁性针尖的扫描范围，可以在纳米级别控制磁斯格明子的生成位置，即可以高精度控制磁斯格明子的写入区间，实现高精度写入磁斯格明子，从而在磁斯格明子储存器中实现任意位置的信息写入，由于高精度的写入可以提高磁斯格明子的密度，生成的磁斯格明子以密集晶格点阵的形式存在，可以实现信息的高密度存储，从而有效提高存储器的存储量；

28、第二方面，本发明操作简单，无需高真空环境，不需要额外施加电流生成并维持磁场，在常压下即可进行，降低了工作过程中的配件装置要求，该方法为非破坏性测试，不会对样品造成任何损伤；

29、第三方面，本发明实现了磁斯格明子的可逆性生成和擦除，生成的磁斯格明子在零外场下可保持稳定，这种可多次擦写以及高稳定的特性让由该技术生成的磁斯格明子可用于制备信息存储器。

30、当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

31、通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。