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Instability of Magnetic Skyrmion Strings Induced by Longitudinal Spin Currents

Okumura, Shun; Kravchuk, Volodymyr P. 1; Garst, Markus ORCID iD icon 1,2
1 Institut für Theoretische Festkörperphysik (TFP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

It is well established that spin-transfer torques exerted by in-plane spin currents give rise to a motion of magnetic skyrmions resulting in a skyrmion Hall effect. In films of finite thickness or in three-dimensional bulk samples the skyrmions extend in the third direction forming a string. We demonstrate that a spin current flowing longitudinally along the skyrmion string instead induces a Goldstone spin wave instability. Our analytical results are confirmed by micromagnetic simulations of both a single string as well as string lattices suggesting that the instability eventually breaks the strings. A longitudinal current is thus able to melt the skyrmion string lattice via a dynamical phase transition. For films of finite thickness or in the presence of disorder a threshold current will be required, and we estimate the latter assuming weak collective pinning.

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT)
Institut für Theoretische Festkörperphysik (TFP)
Publikationstyp Forschungsbericht/Preprint
Publikationsjahr 2023
Sprache Englisch
Identifikator KITopen-ID: 1000162116
Umfang 10 S.
Vorab online veröffentlicht am 15.03.2023
Nachgewiesen in arXiv
OpenAlex
Dimensions
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Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000162116
Veröffentlicht am 11.09.2023
Seitenaufrufe: 92
seit 11.09.2023
Downloads: 112
seit 27.02.2024
Cover der Publikation
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