We used micromagnetic simulations to investigate the spatial distributions of the effective magnetic fields induced by spin chirality in crossed nanowires with three characteristic magnetic structures: a radiated-shape, an antivortex, and a uniform-like states. Our results indicate that, unlike the anomalous Hall effect, the topological Hall effect (which is related to the spin chirality) depends on both the polarity and the vorticity. Therefore, measuring the topological Hall effect can detect both the polarity and the vorticity simultaneously in crossed nanowires. This approach may be suitable for use as an elemental technique in the quest for a next-generation multi-value memory.
References
1.
T.
Ono
, H.
Miyajima
, K.
Shigeto
, K.
Mibu
, N.
Hosoito
, and T.
Shinjo
, Science
284
, 468
(1999
).2.
A.
Yamaguchi
, T.
Ono
, S.
Nasu
, K.
Miyake
, K.
Mibu
, and T.
Shinjo
, Phys. Rev. Lett.
92
, 077205
(2004
).3.
M.
Yamanouchi
, D.
Chiba
, F.
Matsukura
, and H.
Ohno
, Nature
428
, 539
(2004
).4.
S. S. P.
Parkin
, M.
Hayashi
, and L.
Thomas
, Science
320
, 190
(2008
).5.
M.
Hayashi
, L.
Thomas
, R.
Moriya
, C.
Rettner
, and S. S. P.
Parkin
, Science
320
, 209
(2008
).6.
T.
Shinjo
, T.
Okuno
, R.
Hassdorf
, K.
Shigeto
, and T.
Ono
, Science
289
, 930
(2000
).7.
A.
Wachowiak
, J.
Wiebe
, M.
Bode
, O.
Pietzsch
, M.
Morgenstern
, and R.
Wiesendanger
, Science
298
, 577
(2002
).8.
K.
Yamada
, S.
Kasai
, Y.
Nakatani
, K.
Kobayashi
, H.
Kohno
, A.
Thiaville
, and T.
Ono
, Nat. Mater.
6
, 270
(2007
).9.
K.
Yamada
, S.
Kasai
, Y.
Nakatani
, K.
Kobayashi
, and T.
Ono
, Appl. Phys. Lett.
93
, 152502
(2008
).10.
K.
Nakano
, K.
Tanabe
, R.
Hiramatsu
, D.
Chiba
, N.
Ohshima
, S.
Kasai
, T.
Sato
, Y.
Nakatani
, K.
Sekiguchi
, K.
Kobayashi
, and T.
Ono
, Appl. Phys. Lett.
102
, 072405
(2013
).11.
K.
Tanabe
, D.
Chiba
, and T.
Ono
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
49
, 078001
(2010
).12.
M.
Goto
, H.
Hata
, A.
Yamaguchi
, Y.
Nakatani
, T.
Yamaoka
, and Y.
Nozaki
, J. Appl. Phys.
109
, 07D306
(2011
).13.
K.
Shigeto
, T.
Okuno
, K.
Mibu
, T.
Shinjo
, and T.
Ono
, Appl. Phys. Lett.
80
, 4190
(2002
).14.
A.
Drews
, B.
Krüger
, M.
Bolte
, and G.
Meier
, Phys. Rev. B
77
, 094413
(2008
).15.
V. L.
Mironov
, O. L.
Ermolaeva
, S. A.
Gusev
, A. Yu.
Klimov
, V. V.
Rogov
, B. A.
Gribkov
, O. G.
Udalov
, A. A.
Fraerman
, R.
Marsh
, C.
Checkley
, R.
Shaikhaidarov
, and V. T.
Petrashov
, Phys. Rev. B
81
, 094436
(2010
).16.
M.
Goto
, Y.
Nozaki
, and K.
Sekiguchi
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
54
, 023001
(2015
).17.
U. K.
Rössler
, A. N.
Bogdanov
, and C.
Pfleiderer
, Nature
442
, 797
(2006
).18.
S.
Mühlbauer
, B.
Binz
, F.
Jonietz
, C.
Pfleiderer
, A.
Rosch
, A.
Neubauer
, R.
Georgii
, and P.
Böni
, Science
323
, 915
(2009
).19.
X. Z.
Yu
, Y.
Onose
, N.
Kanazawa
, J. H.
Park
, J. H.
Han
, Y.
Matsui
, N.
Nagaosa
, and Y.
Tokura
, Nature
465
, 901
(2010
).20.
F.
Jonietz
, S.
Mühlbauer
, C.
Pfleiderer
, A.
Neubauer
, W.
Münzer
, A.
Bauer
, T.
Adams
, R.
Georgii
, P.
Böni
, R. A.
Duine
, K.
Everschor
, M.
Garst
, and A.
Rosch
, Science
330
, 1648
(2010
).21.
A.
Fert
, V.
Cros
, and J.
Sampaio
, Nat. Nanotechnol.
8
, 152
(2013
).22.
N.
Nagaosa
, J.
Sinova
, S.
Onoda
, A. H.
MacDonald
, and N. P.
Ong
, Rev. Mod. Phys.
82
, 1539
(2010
).23.
T.
Schulz
, R.
Ritz
, A.
Bauer
, M.
Halder
, M.
Wagner
, C.
Franz
, C.
Pfleiderer
, K.
Everschor
, M.
Garst
, and A.
Rosch
, Nat. Phys.
8
, 301
(2012
).24.
N.
Nagaosa
and Y.
Tokura
, Phys. Scr.
2012
(T146
), 014020
.25.
J.
Ye
, Y. B.
Kim
, A. J.
Millis
, B. I.
Shraiman
, P.
Majumdar
, and Z.
Tešanović
, Phys. Rev. Lett.
83
, 3737
(1999
).26.
Y.
Taguchi
, Y.
Oohara
, H.
Yoshizawa
, N.
Nagaosa
, and Y.
Tokura
, Science
291
, 2573
(2001
).27.
Y.
Machida
, S.
Nakatsuji
, S.
Onoda
, T.
Tayama
, and T.
Sakakibara
, Nature
463
, 210
(2010
).28.
M.
Lee
, W.
Kang
, Y.
Onose
, Y.
Tokura
, and N. P.
Ong
, Phys. Rev. Lett.
102
, 186601
(2009
).29.
A.
Neubauer
, C.
Pfleiderer
, B.
Binz
, A.
Rosch
, R.
Ritz
, P. G.
Niklowitz
, and P.
Böni
, Phys. Rev. Lett.
102
, 186602
(2009
).30.
S. A.
Yang
, G. S. D.
Beach
, C.
Knutson
, D.
Xiao
, Q.
Niu
, M.
Tsoi
, and J. L.
Erskine
, Phys. Rev. Lett.
102
, 067201
(2009
).31.
M.
Hayashi
, J.
Ieda
, Y.
Yamane
, J.
Ohe
, Y. K.
Takahashi
, S.
Mitani
, and S.
Maekawa
, Phys. Rev. Lett.
108
, 147202
(2012
).32.
K.
Tanabe
, D.
Chiba
, J.
Ohe
, S.
Kasai
, H.
Kohno
, S. E.
Barnes
, S.
Maekawa
, K.
Kobayashi
, and T.
Ono
, Nat. Commun.
3
, 845
(2012
).33.
S. E.
Barnes
and S.
Maekawa
, Phys. Rev. Lett.
98
, 246601
(2007
).34.
Y.
Yamane
, K.
Sasage
, T.
An
, K.
Harii
, J.
Ohe
, J.
Ieda
, S. E.
Barnes
, E.
Saitoh
, and S.
Maekawa
, Phys. Rev. Lett.
107
, 236602
(2011
).35.
M.
Nagata
, T.
Moriyama
, K.
Tanabe
, K.
Tanaka
, D.
Chiba
, J.
Ohe
, Y.
Hisamatsu
, T.
Niizeki
, H.
Yanagihara
, and E.
Kita
, Appl. Phys. Express
8
, 123001
(2015
).36.
Y.
Nakatani
, Y.
Uesaka
, and N.
Hayashi
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
28
, 2485
(1989
).37.
Y. Q.
Zhang
, N. Y.
Sun
, R.
Shan
, J. W.
Zhang
, S. M.
Zhou
, Z.
Shi
, and G. Y.
Guo
, J. Appl. Phys.
114
, 163714
(2013
).© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.