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Field-Dependent Energy Barriers of Magnetic Néel Skyrmions in Ultrathin Circular Nanodots
Physical Review Applied ( IF 3.8 ) Pub Date : 2021-07-29 , DOI: 10.1103/physrevapplied.16.014068 A. Riveros 1 , F. Tejo 2 , J. Escrig 3, 4 , K.Y. Guslienko 5, 6 , O. Chubykalo-Fesenko 2
Physical Review Applied ( IF 3.8 ) Pub Date : 2021-07-29 , DOI: 10.1103/physrevapplied.16.014068 A. Riveros 1 , F. Tejo 2 , J. Escrig 3, 4 , K.Y. Guslienko 5, 6 , O. Chubykalo-Fesenko 2
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We evaluate the field-dependent energy barriers associated with annihilation of a Néel skyrmion in ultrathin magnetic nanodots with interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction. Three scenarios of the skyrmion annihilation are considered: expansion or contraction of the radius of the skyrmion and skyrmion escape through the dot boundary. For typical parameters of / circular nanodots, we find that at zero magnetic field, the energy barrier associated with a displacement of the skyrmion core is always lower than that corresponding to its expansion or contraction. Importantly, the energy barrier value is small, so that the skyrmion in ultrathin dots is unstable versus thermal fluctuations at room temperature for a long time scale. However, we find that the skyrmion can be stabilized by an out-of-plane magnetic field applied parallel to its core. The increase of the energy barriers corresponds to a magnetic field interval, where skyrmions of small and large radius coexist and the large-core-radius skyrmion is more stable than the small one. In this field region, the skyrmion can be stable for hours before it is annihilated by thermal fluctuations escaping through the dot edge.
中文翻译：
超薄圆形纳米点中磁性 Néel Skyrmions 的场相关能垒
我们评估了与具有界面 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用的超薄磁性纳米点中 Néel skyrmion 湮灭相关的场相关能垒。考虑了斯格明子湮灭的三种情况：斯格明子半径的扩张或收缩以及斯格明子通过点边界逃逸。对于典型参数/圆形纳米点，我们发现在零磁场下，与斯格明子核心位移相关的能量势垒总是低于与其膨胀或收缩相对应的能量势垒。重要的是，能量势垒值很小，因此超薄点中的斯格明子在很长一段时间内对室温下的热波动是不稳定的。然而，我们发现斯格明子可以通过平行于其核心施加的面外磁场来稳定。能垒的增加对应于一个磁场区间，其中小半径和大半径的斯格明子共存，大核半径的斯格明子比小半径的斯格明子更稳定。在这个场区，斯格明子可以稳定数小时，然后被从点边缘逸出的热波动消灭。
更新日期：2021-07-30
中文翻译：
超薄圆形纳米点中磁性 Néel Skyrmions 的场相关能垒
我们评估了与具有界面 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用的超薄磁性纳米点中 Néel skyrmion 湮灭相关的场相关能垒。考虑了斯格明子湮灭的三种情况：斯格明子半径的扩张或收缩以及斯格明子通过点边界逃逸。对于典型参数/圆形纳米点，我们发现在零磁场下，与斯格明子核心位移相关的能量势垒总是低于与其膨胀或收缩相对应的能量势垒。重要的是，能量势垒值很小，因此超薄点中的斯格明子在很长一段时间内对室温下的热波动是不稳定的。然而，我们发现斯格明子可以通过平行于其核心施加的面外磁场来稳定。能垒的增加对应于一个磁场区间，其中小半径和大半径的斯格明子共存，大核半径的斯格明子比小半径的斯格明子更稳定。在这个场区，斯格明子可以稳定数小时，然后被从点边缘逸出的热波动消灭。
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