Imágenes a nanoescala y control del altermagnetismo en MnTe.

Nuestro mapeo vectorial incluye la detección local en el espacio real de la orientación del vector de orden altermagnético, l = METRO₁− METRO₂ con respecto a los ejes cristalinos de MnTe en el plano (0001) mediante dicroísmo lineal magnético de rayos X (XMLD) -PEEM, y el signo de l para una orientación de cristal determinada, incluido el dicroísmo circular magnético de rayos X (XMCD) -PEEM. En los antiferroimanes con subredes de espín opuesto conectadas por traslación o inversión, la \({\mathcal{T}}\)-XMCD impar está excluido por simetría. En tales casos, sólo el l El eje puede ser detectado por el \({\mathcal{T}}\)-mismo XMLD-PEEM, pero el signo de l sigue sin resolverse^{25,26,27,28,29.30}. Por el contrario, el reciente estudio espectroscópico teórico y experimental del MnTe altermagnético demostró la presencia de XMCD significativo, lo que refleja la \({\mathcal{T}}\)-Rotura de simetría en la estructura electrónica por la polarización del espín altermagnetico de la onda g.¹². Además, la forma espectral XMCD debido a l apuntar en el plano (0001) es cualitativamente distinto de la forma espectral XMCD debido a una fuerte magnetización METRO= METRO₁ + METRO₂ a lo largo del [0001] eje¹². Esto quedó demostrado en la ref. ¹² comparando las formas espectrales de XMCD medidas en un campo magnético cero y en un campo de 6-T aplicado a lo largo de la [0001] eje. En el primer caso, METRO es baja y la forma espectral medida coincide con la forma espectral prevista debido a l . En este último caso, METRO es importante y modifica cualitativamente la forma espectral, siempre de acuerdo con la teoría. Realizamos un PEEM de rayos X con incidencia normal, que constituye la geometría óptima para medir tanto el eje de Néel en el plano del XMLD como el XMCD altermagnetico. Las imágenes se toman en un campo externo cero, donde la señal XMCD debido a la debilidad sigue siendo relativista METRO es insignificante en comparación con el XMCD altermagnético debido a \({\bf{L}}\parallel \langle 1\bar{1}00\rangle \) direcciones en el plan (0001)¹². Este último da lugar a nuestro contraste XMCD-PEEM medido, como lo confirma su dependencia espectral (Métodos y datos ampliados, Fig. 1). Por analogía con el efecto Hall anómalo continuo, el XMCD puede describirse mediante el vector Hall, \({\bf{h}}=({\sigma }_{zy}^{a},{\sigma }_{xz}^{a},{\sigma }_{yx}^{a}) \)O σ_Ij = –σ_jI son los componentes antisimétricos del tensor de conductividad dependiente de la frecuencia. Para l en el plano (0001) de MnTe, h puntos a lo largo del [0001] eje, es decir \({\sigma }_{zy}^{a}={\sigma }_{xz}^{a}=0\) Y \({\sigma }_{yx}^{a}\ne 0\)con exclusión de \({\bf{L}}\parallel \langle 2\bar{1}\bar{1}0\rangle \) ejes donde \({\sigma }_{yx}^{a}=0\) por simetría.

El método de combinar imágenes XMCD-PEEM y XMLD-PEEM en el mapa vectorial lse muestra en la Figura 1b. como el l el vector subtiende el ángulo, ϕen el plano MnTe (0001) con respecto a \([1\bar{1}00]\) eje, el XMCD es proporcional a cos(3ϕ), con una magnitud máxima para \({\bf{L}}\parallel \langle 1\bar{1}00\rangle \) -ejes y desaparición para \({\bf{L}}\parallel \langle 2\bar{1}\bar{1}0\rangle \) ejes¹². Una imagen XMCD-PEEM de un 25–µm² El área sin patrón de MnTe se muestra en la Figura 1c, donde el XMCD positivo y negativo aparecen como contraste brillante y oscuro, respectivamente. El mapa XMLD-PEEM de tres colores correspondiente, que se muestra en la Figura 1d, se obtuvo a partir de un conjunto de imágenes PEEM tomadas con la polarización lineal de rayos X rotada, en el plano MnTe (0001), en pasos de 10° desde -90°. . a +90° de la horizontal [\(1\bar{1}00\)] eje. En esta imagen, el local l -se distingue el eje del vector (por los colores rojo-verde-azul), pero la dirección absoluta sigue sin resolverse. Esta información se incluye combinando XMCD-PEEM y XMLD-PEEM en un mapa vectorial de seis colores, como se muestra en la Fig. 1e,f, donde las regiones XMCD positivas cambian de color (rojo-verde-azul a naranja-amarillo-púrpura). del mapa XMLD-PEEM y las regiones XMCD negativas lo dejan sin cambios. el mnl_2.3Los espectros de absorción de rayos X y XMCD altermagnético se muestran en la Figura 1g. Las imágenes XMCD-PEEM se obtienen con una energía fija correspondiente al pico del XMCD altermagnético en L₂borde. El contraste XMCD se invierte entre los picos positivos y negativos de las extensiones.

La cartografía vectorial característica de lEn nuestra película MnTe sin patrón, que se muestra en la Figura 1e, f, muestra un rico paisaje de texturas (meta)estables similares a informes anteriores sobre imanes compensados.^{26,27,28,29.30}. Hay paredes de dominio de 60° y 120° que separan los dominios conl alineados a lo largo de los diferentes ejes fáciles, así como texturas similares a vórtices. La Figura 1f destaca un ejemplo de un par vórtice-antivórtice altermagnético, análogo a las texturas magnéticas detectadas previamente en antiferroimanes como CuMnAs (ref. ³⁰). Sin embargo, sólo XMLD-PEEM estaba disponible en el sistema antiferromagnético.³⁰es decir, solo se pudo identificar el eje del vector Néel que varía espacialmente, similar a nuestra imagen XMLD-PEEM en la Figura 1d. En nuestro caso altermagnético, podemos agregar la información del XMCD-PEEM medido (Fig. 1c). Esto nos permite dibujar el mapa vectorial del como se muestra en la Figura 1e, f. Determinamos directamente experimentalmente quelEl vector gira 360° en el sentido de las agujas del reloj alrededor de la primera nanotextura de vórtice, indicada por el círculo magenta-blanco, mientras que la otra nanotextura es un antivórtice con devanado opuesto al de lalvector, indicado por el círculo blanco-cian.