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.
References
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
).© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.
