We report on the formation process of skyrmion lattice (SkL) domain boundaries in FeGe using Lorentz transmission electron microscopy and small-angle electron diffraction. We observed that grain boundaries and edges play an important role in the formation of SkL domain boundaries; The SkL domain boundary is stabilized at the intersection of two grains. A micromagnetic simulation using the Landau−Lifshitz−Gilbert equation revealed that the SkL domains separated by a boundary represent the lowest energy configuration. Conversely, in a wide area, SkL domain boundaries were not formed and SkL domains with different orientations rotated to form a single SkL domain.

1.
N.
Nagaosa
and
Y.
Tokura
,
Nat. Nanotechnol.
8
,
899
(
2013
).
2.
S.
Mühlbauer
,
B.
Binz
,
F.
Jonietz
,
C.
Peiderer
,
A.
Rosch
,
A.
Neubauer
,
R.
Georgii
, and
P.
Böni
,
Science
323
,
915
(
2009
).
3.
W.
Münzer
,
A.
Neubauer
,
T.
Adams
,
S.
Mühlbauer
,
C.
Franz
,
F.
Jonietz
,
R.
Georgii
,
P.
Böni
,
B.
Pedersen
,
M.
Schmidt
,
A.
Rosch
, and
C.
Pfleiderer
,
Phys. Rev. B
81
,
041203
(
2010
).
4.
X.
Yu
,
N.
Kanazawa
,
Y.
Onose
,
K.
Kimoto
,
W.
Zhang
,
S.
Ishiwata
,
Y.
Matsui
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Mater.
10
,
106
(
2011
).
5.
A.
Neubauer
,
C.
Pfleiderer
,
B.
Binz
,
A.
Rosch
,
R.
Ritz
,
P.
Niklowitz
, and
P.
Böni
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
186602
(
2009
).
6.
S.
Seki
,
X.
Yu
,
S.
Ishiwata
, and
Y.
Tokura
,
Science
336
,
198
(
2012
).
7.
M.
Mochizuki
and
S.
Seki
,
J. Phys. Condens. Matter
27
,
503001
(
2015
).
8.
X.
Yu
,
N.
Kanazawa
,
W.
Zhang
,
T.
Nagai
,
T.
Hara
,
K.
Kimoto
,
Y.
Matsui
,
Y.
Onose
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Commun.
3
,
988
(
2012
).
9.
J. S.
White
,
I.
Levatić
,
A. A.
Omrani
,
N.
Egetenmeyer
,
K.
Prša
,
I.
Živković
,
J. L.
Gavilano
,
J.
Kohlbrecher
,
M.
Bartkowiak
,
H.
Berger
, and
H. M.
Rønnow
,
J. Phys. Condens. Matter
24
,
432201
(
2012
).
10.
M.
Mochizuki
and
Y.
Watanabe
,
Appl. Phys. Lett.
107
,
082409
(
2015
).
11.
A.
Fert
,
V.
Cros
, and
J.
Sampaio
,
Nat. Nanotechnol.
8
,
152
(
2013
).
12.
X. Z.
Yu
,
Y.
Onose
,
N.
Kanazawa
,
J. H.
Park
,
J. H.
Han
,
Y.
Matsui
,
N.
Nagaosa
, and
Y.
Tokura
,
Nature (London)
465
,
901
(
2010
).
13.
S.
Pollath
,
J.
Wild
,
L.
Heinen
,
T. N. G.
Meier
,
M.
Kronseder
,
L.
Tutsch
,
A.
Bauer
,
H.
Berger
,
C.
Pfleiderer
,
J.
Zweck
,
A.
Rosch
, and
C. H.
Back
,
Phys. Rev. Lett.
118
,
207205
(
2017
).
14.
Z.
Li
,
F.
Zheng
,
A. H.
Tavabi
,
J.
Caron
,
C.
Jin
,
H.
Du
,
A.
Kovács
,
M.
Tian
,
M.
Farle
, and
R. E.
Dunin-Borkowski
,
Nano Lett.
17
,
1395
(
2017
).
15.
S.
Zhang
,
A.
Bauer
,
D. M.
Burn
,
P.
Milde
,
E.
Neuber
,
L. M.
Eng
,
H.
Berger
,
C.
Peiderer
,
G.
van der Laan
, and
T.
Hesjedal
,
Nano Lett.
16
,
3285
(
2016
).
16.
J.
Rajeswari
,
P.
Huang
,
G. F.
Mancini
,
Y.
Murooka
,
T.
Latychevskaia
,
D.
McGrouther
,
M.
Cantoni
,
E.
Baldini
,
J. S.
White
,
A.
Magrez
,
T.
Giamarchi
,
H. M.
Rønnow
, and
F.
Carbone
,
Proc. Natl. Acad. Sci.
112
,
14212
(
2015
).
17.
T.
Matsumoto
,
Y.-G.
So
,
Y.
Kohno
,
H.
Sawada
,
Y.
Ikuhara
, and
N.
Shibata
,
Sci. Adv.
2
,
e1501280
(
2016
).
18.
M. J.
Bowick
,
L.
Giomi
,
H.
Shin
, and
C. K.
Thomas
,
Phys. Rev. E
77
,
021602
(
2008
).
19.
W. T. M.
Irvine
,
V.
Vitelli
, and
P. M.
Chaikin
,
Nature (London)
468
,
947
(
2010
).
20.
K.
Harada
,
T.
Matsuda
,
J.
Bonevich
,
M.
Igarashi
,
S.
Kondo
,
G.
Pozzi
,
U.
Kawabe
, and
A.
Tonomura
,
Nature
360
,
51
(
1992
).
21.
A.
Tonomura
,
H.
Kasai
,
O.
Kamimura
,
T.
Matsuda
,
K.
Harada
,
T.
Yoshida
,
T.
Akashi
,
J.
Shimoyama
,
K.
Kishio
,
T.
Hanaguri
,
K.
Kitazawa
,
T.
Masui
,
S.
Tajima
,
N.
Koshizuka
,
P. L.
Gammel
,
D.
Bishop
,
M.
Sasase
, and
S.
Okayasu
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
237001
(
2002
).
22.
T.
Matsuda
,
K.
Harada
,
H.
Kasai
,
O.
Kamimura
, and
A.
Tonomura
,
Science
271
,
1393
(
1996
).
23.
A.
Azizi
,
X.
Zou
,
P.
Ercius
,
Z.
Zhang
,
A.
Laura Elías
,
N.
Perea-López
,
G.
Stone
,
M.
Terrones
,
B. I.
Yakobson
, and
N.
Alem
,
Nat. Commun.
5
,
4867
(
2014
).
24.
A. L.
Gibb
,
N.
Alem
,
J. H.
Chen
,
K. J.
Erickson
,
J.
Ciston
,
A.
Gautam
,
M.
Linck
, and
A.
Zettl
,
J. Am. Chem. Soc.
135
,
6758
(
2013
).
25.
A. K.
Petford-Long
and
J. N.
Chapman
, “
Lorentz microscopy
,” in
Magnetic Microscopy of Nanostructures
(
Springer
,
Berlin Heidelberg
,
2005
), pp.
67
86
.
26.
J. N.
Chapman
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
17
,
623
(
1984
).
27.
J. N.
Chapman
and
M. R.
Scheinfein
,
J. Magn. Magn. Mater.
200
,
729
(
1999
).
28.
M.
Goringe
and
J.
Jakubovics
,
Philos. Mag.
15
,
393
(
1967
).
29.
R.
Wade
,
Phys. Status Solidi (b)
19
,
847
(
1967
).
30.
A.
Tonomura
,
T.
Matsuda
,
J.
Endo
,
T.
Arii
, and
K.
Mihama
,
Phys. Rev. Lett.
44
,
1430
(
1980
).
31.
J. N.
Chapman
,
J.
Rose
,
P. R.
Aitchison
,
H.
Holloway
, and
D. J.
Kubinski
,
J. Appl. Phys.
86
,
1611
(
1999
).
32.
H.
Nakajima
,
A.
Kotani
,
K.
Harada
,
Y.
Ishii
, and
S.
Mori
,
Surf. Interface Anal.
48
,
1166
(
2016
).
33.
H.
Nakajima
,
A.
Kotani
,
K.
Harada
,
Y.
Ishii
, and
S.
Mori
,
Microscopy
65
,
473
(
2016
).
34.
M.
Uchida
,
N.
Nagaosa
,
J.
He
,
Y.
Kaneko
,
S.
Iguchi
,
Y.
Matsui
, and
Y.
Tokura
,
Phys. Rev. B
77
,
184402
(
2008
).
35.
M.
Mochizuki
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
017601
(
2012
).
36.
O.
Bostanjoglo
and
W.
Vieweger
,
Phys. Status Solidi (b)
32
,
311
(
1969
).
37.
F.
Oba
,
Y.
Sato
,
T.
Yamamoto
,
H.
Ohta
,
H.
Hosono
, and
Y.
Ikuhara
,
J. Mater. Sci.
40
,
3067
(
2005
).
38.
H.
Nishimura
,
K.
Matsunaga
,
T.
Saito
,
T.
Yamamoto
, and
Y.
Ikuhara
,
J. Am. Ceram. Soc.
86
,
574
(
2003
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.