저자기장 영역에서 거대 드쟐로신스키 모리아 상호작용 측정법

Abstract

본 연구에서는 매우 작은 범위의 외부 자기장에서도 큰 드쟐로신스키–모리아 상호작용(Dzyaloshinskii-Moriya interaction, DMI)을 정밀하게 측정할 수 있는 새로운 이론적 방법을 제시하였다. 자구벽 에너지 모델을 기반으로, 작은 외부 자기장이 인가될 경우 자구벽 내부의 자화가 미세한 각도로 기울어지며, 이때 자구벽 자화의 방위각은 외부 자기장에 대해 2차 함수적으로 변화함을 보였다. 이 2차 항의 곡률 계수는 DMI와 자구벽 이방성 에너지에만 의존함을 확인하였다. 이러한 개념은 자구벽에 수직한 평면 방향으로 인가된 자기장에 따른 스핀궤도토크 효율 측정을 통해 실험적으로 검증할 수 있으며, 이를 통해 큰 DMI 값을 효과적으로 산출할 수 있다. 제안된 이 이론적 틀은 실험적으로 접근 가능한 약한 자기장 범위 내에서도 DMI를 안정적으로 규명할 수 있어, 기존 측정법의 한계를 극복하고 넓은 DMI 세기 범위에 적용 가능한 새로운 측정기법을 제공하였다.