Ferroelectrically controlled topological magnetic phase in a Janus-magnet-based multiferroic heterostructure

自旋电子学 凝聚态物理 异质结 磁性 多铁性 铁电性 材料科学 极化密度 拓扑(电路) 空中骑兵 磁各向异性 电场 物理 磁场 铁磁性 磁化 光电子学 电介质 量子力学 电气工程 工程类
作者
Qirui Cui,Yingmei Zhu,Jiawei Jiang,Jinghua Liang,Dongxing Yu,Ping Cui,Hongxin Yang
出处
期刊:Physical review research [American Physical Society]
卷期号:3 (4) 被引量:62
标识
DOI:10.1103/physrevresearch.3.043011
摘要

Electric control of topological magnetic phases has attracted extensive attention due to its potential applications in energy-efficient spintronic devices. Here, using first-principles calculations and atomistic spin model simulations, we demonstrate that electric control of topological magnetic phases can be realized in Janus-magnet-based multiferroic heterostructure, i.e., ${\mathrm{MnBi}}_{2}{\mathrm{Se}}_{2}{\mathrm{Te}}_{2}$/${\mathrm{In}}_{2}{\mathrm{Se}}_{3}$. The loops of vortices and antivortices can be transformed into skyrmions with diameter of only 4 nm via ferroelectricity reversal, which is originated from the change of magnetic anisotropy. For heterostructure with up polarization, loops of vortices and antivortices are further tuned to bimeron solitons by applying in-plane magnetic field. Our results thus pave the way for achieving highly tunable topological magnetism in atomic-thickness heterostructure, which can be useful in nonvolatile data encoding and storage with low-energy consumption.

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