Universität zu Köln

Waizner, Johannes (2016). Spin wave excitations in magnetic helices and skyrmion lattices. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Chiral magnets are materials that lack inversion symmetry in their crystal structure and contain a number of different magnetic phases. In this thesis we focus on cubic crystals. Besides a field-polarized phase for strong applied magnetic fields and a paramagnetic phase above a critical temperature, there are the more interesting helical and conical phases as well as, most prominently, a trigonal lattice of topologically stable magnetic whirls, so-called skyrmions. Their recent discovery in MnSi has sparked a great interest in them, largely because of their topological nature and the prospects of novel applications, for instance in future magnetic storage devices. The last three mentioned phases are spin textures due to the Dzyaloshinskii-Moriya spin-orbit interaction which is induced by the aforementioned lack of inversion symmetry. We theoretically study spin wave excitations with a focus on these phases, which are essential to understand for dynamic applications.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Spinwellenanregungen in magnetischen Helices und Skyrmiongittern German
Translated abstract:	Abstract Language Chirale Magnete sind Materialien ohne Inversionssymmetrie in ihrer Kristallstruktur, die aufgrund dessen eine Vielzahl von unterschiedlichen, magnetischen Phasen aufweisen. In dieser Arbeit stehen chirale Magnete mit kubischer Kristallstruktur im Vordergrund. Neben einer feldpolarisierten Phase bei starken angelegten Magnetfeldern und einer paramagnetischen Phase oberhalb einer kritischen Temperatur, gibt es die interessanteren helischen und konischen Phasen, sowie die wohl prominenteste Phase, nämlich die sogenannte Skyrmionphase. Skyrmionen sind in einem Dreiecksgitter angeordnete, topologisch stabile, magnetische Wirbel. Ihre kürzliche Entdeckung in MnSi erzeugte großes Interesse, besonders wegen ihrer topologischen Natur und die dadurch erhoffte Aussicht auf neuartige Anwendungen, beispielsweise in zukünftigen, magnetischen Datenträgern. Die letzten drei genannten Phasen sind Spinstrukturen, die durch sie auf Spin-Bahn-Kopplung basierende Dzyaloshinskii-Moriya Wechselwirkung bedingt sind. Letztere ist wiederum durch die fehlende Inversionssymmetrie induziert ist. Wir untersuchen theoretisch die Spinwellenanregungen in diesen Phasen, deren Verständnis unabdingbar für dynamische Anwendungen ist. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Waizner, Johannes j.waizner@googlemail.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-79376
Date:	13 November 2016
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Physics > Institute for Theoretical Physics
Subjects:	Natural sciences and mathematics Mathematics Physics
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Johannes Waizner, Spin wave excitations in magnetic helices and skyrmion lattices, 16.1.2017, skyrmions, helices, chiral magnets, spin wave excitations, neutron scattering, cpw, magnon spectrum English
Date of oral exam:	16 January 2017
Referee:	Name Academic Title Garst, Markus PD Dr. Rosch, Achim Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/7937