一种在铁磁材料中构建和调控斯格明子赛道阵列的方法

本发明涉及存储介质领域，具体来说，涉及斯格明子存储技术，更具体地说，涉及一种在铁磁材料中构建和调控斯格明子赛道阵列的方法。

背景技术：

1、近年来，铁磁材料中拓扑磁结构（如斯格明子）的研究因其在高密度信息存储和自旋电子器件中的潜在应用备受关注。斯格明子作为一种具有拓扑保护的纳米磁结构，因其低驱动电流、高稳定性等特点，被视为下一代非易失性存储器的核心载体。目前，斯格明子信息器件已在实现了单赛道斯格明子链的电流驱动信息传输与读取，但是还未能实现高密度存储和高通量引用，主要是现有技术仍存在以下关键瓶颈：

2、1、器件功能局限：现有技术研究集中于单赛道斯格明子链的操控，其信息通量受限于单赛道结构，难以满足高密度存储与高通量传输需求。

3、2、传输受阻：当前斯格明子信息传输依赖电流脉冲驱动，但磁拓扑结构引发的斯格明子霍尔效应（skyrmion hall effect,she）显著影响其移动轨迹。现有技术主要依赖器件的物理边界约束斯格明子运动，导致器件仍停留在单赛道模式，难以扩展至更复杂的结构。

4、3、规模化制备难题：现有技术下斯格明子阵列的生成高度依赖微纳加工技术（如电子束光刻、离子束刻蚀），工艺复杂且成本高昂，导致器件制备成功率低、集成度差，难以实现大面积连续结构。

5、4、方向与密度不可控：现有磁场或电流调控手段对斯格明子排列方向的控制精度不足，且生成的斯格明子密度低、分布不均，无法形成规则间隔的斯格明子赛道阵列。

6、当前技术虽在单赛道斯格明子操控方面取得进展，但如何通过高效、低成本的方法构建高通量的斯格明子信息通道的可控制备，并精准调控其方向、密度、稳定性等参数，仍是突破器件性能瓶颈的核心挑战。

7、需要说明的是：本背景技术仅用于介绍本发明的相关信息，以便于帮助理解本发明的技术方案，但并不意味着相关信息必然是现有技术。在没有证据表明相关信息已在本发明的申请日以前公开的情况下，相关信息不应被视为现有技术。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种在铁磁材料中构建和调控斯格明子赛道阵列的方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、本发明提供一种在铁磁材料中构建和调控斯格明子赛道阵列的方法，用于在铁磁材料中调控出多条斯格明子赛道，所述方法包括：s1、检测铁磁材料的面外饱和磁场强度，根据检测到的面外饱和磁场强度，给铁磁材料施加一个高于面外饱和磁场强度至少0.2倍及其以上强度的面外磁场以将铁磁材料完全磁化；s2、给铁磁材料施加一个第一预设强度和预设角度的面内磁场以使其形成初始不规则条纹畴；s3、保持步骤s2中的面内磁场强度不变，将施加在铁磁材料上的面外磁场强度依次进行多次调整直至为0，以使铁磁材料形成规则排列的密集条纹畴；s4、保持施加在铁磁材料上的面外磁场强度为0，将施加在铁磁材料上的面内磁场调整为第二预设强度，以使铁磁材料中的条纹畴侧面撕裂出锯齿结构；s5、保持施加在铁磁材料上的面外磁场强度为0，将施加在铁磁材料上的面内磁场调整为0，以使铁磁材料保持条纹畴和锯齿结构；s6、保持施加在铁磁材料上的面内磁场强度为0，给铁磁材料连续施加第三预设强度的面外磁场，以使锯齿结构演化为斯格明子赛道阵列。

4、优选的，所述铁磁材料是具备dmi相互作用和磁各向异性的铁磁材料。

5、优选的，在所述步骤s1中，给铁磁材料施加一个高于面外饱和磁场强度0.6倍及以上强度的面外磁场以将铁磁材料完全磁化。

6、优选的，在所述步骤s2中，给铁磁材料施加面内磁场之前，将施加在铁磁材料上的面外磁场降低到面外磁场饱和强度。

7、在本发明的一些实施例中，所述预设角度为根据铁磁材料特性以及所需斯格明子赛道阵列的方向预先确定的面内磁场角度，通过调整预设角度可以调控斯格明子赛道阵列方向，其中， bloch型材料的面内磁场角度与条纹畴和斯格明子阵列方向垂直，néel型材料的面内磁场角度与条纹畴和斯格明子阵列方向平行。

8、优选的，所述第一预设强度为0t-3t范围内的任一强度，其中，根据所需斯格明子赛道密度选择具体强度，强度越大、斯格明子赛道密度越大。

9、优选的，所述第一预设强度为0.4t-0.6范围内的任一强度。

10、优选的，在所述步骤s3中，依次进行将施加在铁磁材料上的面外磁场强度调整为0、调整为面外饱和磁场强度、调整为0的操作。

11、优选的，所述第二预设强度为0.5t-5t范围内的任一强度，其中，根据所需斯格明子的密度选择具体强度，强度越大、斯格明子密度越大。

12、优选的，所述第三预设强度为10mt-500mt范围内的任一强度。

13、与现有技术相比，基于本发明的磁场分布调控，能够实现：1、方向精准可控：通过旋转面内磁场方向，可精确控制斯格明子赛道阵列与条纹畴的排列方向，调节角度覆盖范围广，满足不同应用场景下的器件设计需求。2、密度梯度调节：通过调整面内磁场强度，可线性调节斯格明子密度，使密度范围从低密度分散分布扩展至高密度紧密排列，实现存储密度可编程特性。3、大面积均匀生成：基于磁场分步调控的工艺，可在厘米级尺度上形成周期性规则的斯格明子-条纹畴复合结构，显著优于现有技术中单赛道、低通量的局限。4、动态稳定性：形成的斯格明子赛道阵列在撤去外场后仍保持稳定，且在特定磁场范围内可长期维持结构，降低了器件运行的能耗要求。

1.在铁磁材料中构建和调控斯格明子赛道阵列的方法，用于在铁磁材料中调控出多条斯格明子赛道，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁磁材料是具备dmi相互作用和磁各向异性的铁磁材料。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤s1中，给铁磁材料施加一个高于面外饱和磁场强度0.6倍及以上强度的面外磁场以将铁磁材料完全磁化。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤s2中，给铁磁材料施加面内磁场之前，将施加在铁磁材料上的面外磁场降低到面外磁场饱和强度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设角度为根据铁磁材料特性以及所需斯格明子赛道阵列的方向预先确定的面内磁场角度，通过调整预设角度可以调控斯格明子赛道阵列方向，其中， bloch型材料的面内磁场角度与条纹畴和斯格明子阵列方向垂直，néel型材料的面内磁场角度与条纹畴和斯格明子阵列方向平行。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一预设强度为0t-3t范围内的任一强度，其中，根据所需斯格明子赛道密度选择具体强度，强度越大、斯格明子赛道密度越大。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一预设强度为0.4t-0.6范围内的任一强度。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述步骤s3中，依次进行将施加在铁磁材料上的面外磁场强度调整为0、调整为面外饱和磁场强度、调整为0的操作。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二预设强度为0.5t-5t范围内的任一强度，其中，根据所需斯格明子的密度选择具体强度，强度越大、斯格明子密度越大。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第三预设强度为10mt-500mt范围内的任一强度。