[发明专利]一种利用光致应变诱导产生及擦除磁性斯格明子的方法及装置

权利要求书

1.一种利用光致应变诱导产生及擦除磁性斯格明子的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：在光致应变衬底上通过磁控溅射制备具有介于垂直各向异性与水平各向异性之间的临界各向异性的磁性多周期膜，所述磁性多周期膜自下而上依次包括缓冲层、重金属层、磁性层和非磁性层；所述光致应变衬底为偶氮苯液晶薄膜；

S2：通过微纳加工技术在步骤S1制得的磁性多周期膜上制备磁性纳米点阵列；

S3：利用光诱导产生斯格明子：通过施加355～375nm的光脉冲，使偶氮键发生顺-反异构反应，偶氮苯液晶薄膜向预设方向弯曲，对磁性层产生单轴压应变，降低磁性材料的垂直磁各向异性，从而使铁磁态不能稳定存在，产生斯格明子；

S4：利用光擦除斯格明子：通过施加510～530nm的光脉冲，使得偶氮苯液晶薄膜中的顺式异构不能稳定存在，恢复为平整状态；这时磁性层处于无应变状态，磁性材料的垂直磁各向异性恢复，从而使斯格明子态不能稳定存在，回复为铁磁态。

2.根据权利要求1所述的利用光致应变诱导产生及擦除磁性斯格明子的方法，其特征在于：步骤S1包括以下步骤：

S11：通过磁控溅射在偶氮苯液晶薄膜上沉积缓冲层；

S12：在缓冲层上依次沉积重金属层、磁性层和非磁性层，制得磁性多周期膜；通过调控重金属层、磁性层和非磁性层的厚度使磁性多周期膜具有介于垂直各向异性与水平各向异性之间的临界各向异性。

3.根据权利要求1所述的利用光致应变诱导产生及擦除磁性斯格明子的方法，其特征在于，步骤S1中，所述缓冲层的材料为Ta、Pt、Cu中的任一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述重金属层的材料为Pt或Ir；所述磁性层的材料为Co、Ni、Fe中的任一种；所述非磁性层的材料为Ta、Ir、IrMn、MgO、TaO中任一种。

5.根据权利要求1所述的利用光致应变诱导产生及擦除磁性斯格明子的方法，其特征在于，步骤S1中，磁控溅射的参数为：功率为100W，溅射气氛为氩气，溅射气压为5pa，温度为30℃。

6.根据权利要求1所述的利用光致应变诱导产生及擦除磁性斯格明子的方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：

S21：在盛满去离子水的培养皿中滴入直径为500nm的PS小球与乙醇的混合溶液，加入分散剂，使PS小球在去离子水表面呈单层排列；

S22：将步骤S1制得的薄膜样品用氧等离子体处理5min；

S23：用镊子将处理后的薄膜样品置于单层PS小球下方，然后轻轻的水平提出；待水分自然蒸发后，薄膜样品表面形成一层单层紧密排列的PS小球；

S24：将附有PS小球掩模板的薄膜样品放置于氧等离子体刻蚀机中刻蚀处理25～35min，从而削小PS小球的直径，使紧密排列的PS小球分离；

S25：将步骤S34得到的样品置于离子束刻蚀机中进行刻蚀；

S26：去除残留的单层PS小球掩模板，得到有序的磁性纳米点阵列。

7.根据权利要求6所述的利用光致应变诱导产生及擦除磁性斯格明子的方法，其特征在于，步骤S25中，在真空度为8.0×10^-4Pa，室温条件下，保持离子束刻蚀系统的阴极电流为16.8A，阳极电压为50V，屏极电压300V，加速电压为250V，中和电流为13A，偏置电流为1.2A，进行刻蚀400s。

8.根据权利要求6所述的利用光致应变诱导产生及擦除磁性斯格明子的方法，其特征在于，步骤S26中，将步骤S25得到的样品通过异丙醇、无水乙醇以及去离子水分别超声10min以去除残留的PS小球掩模板，然后用氮气枪吹干，即可得到有序的磁性纳米点阵列。