Topological Hall and Spin Hall Effects in Disordered Skyrmionic Textures
我们进行了全面的拓扑霍尔和拓扑自旋霍尔效应在无序skyrmionic系统的研究：无量纲（自旋）霍尔角的评估跨能量能带结构的多探针Landauer-Büttiker形式主义和他们的链接出现的自旋纹理的真实空间拓扑结构的有效磁场突出。我们讨论了这些结果的最佳skyrmion的大小和各种尺寸的样品，发现绝热近似仍然适用于大skyrmion以及几个原子大小的nanoskyrmion。最后，我们测试了拓扑信号对无序强度的鲁棒性，表明拓扑霍尔效应对动量散射高度敏感。
2016-09-18 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-induced anomalous Hall conductivity on topological insulator surfaces
电子自旋动量锁定与背景磁织构一起可以显著改变电子输运性质。本文从理论上研究了拓扑绝缘体与顶部含有磁性skyrmions的磁性绝缘体之间的电子输运。与常规金属中的拓扑霍尔效应不同，即使在没有面内磁织构的情况下，skyrmion也会对异常霍尔电导率产生额外的贡献，这是由于在skyrmion边界处获得的狄拉克电子的相位因子特性。
2017-10-12 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-deriven topological spin and charge Hall effects in diffusive antiferromagnetic thin films
本文基于玻尔兹曼动力学方程，研究了扩散型反铁磁薄膜中斯格明子诱导的拓扑自旋与电荷霍尔效应，发现自旋积累在远距边缘处有限且电荷霍尔效应受自旋依赖弛豫时间影响，为电学探测反铁磁斯格明子提供了理论依据。
2024-01-04 cond-mat.mes-hall
Magnus Force on Quantum Hall Skyrmions and Vortices
本文讨论了量子霍尔系统中作用于涡旋和Skyrmions的Magnus力。我们发现它是由系统的手征性产生的，手征性与Berry相有关，并且对于两种情况是相同的。
2003-03-20 cond-mat.mes-hall
Skyrmion ratchet propagation: Utilizing the skyrmion Hall effect in AC racetrack storage devices
磁性Skyrmions是一种具有拓扑保护的类纳米物体。当被直流电（DC）驱动时，skyrmions会移动，但会经历横向偏转。这种所谓的斯基米恩霍尔效应通常被认为是存储器应用的缺点。在这里，我们表明，这种独特的效果也可以是有利的自旋电子应用：我们表明，在一个破坏反转对称的赛道，斯基尔米恩霍尔效应允许转换成一个有方向的运动沿轨道，如在棘轮交流电流（AC）。我们分析了棘轮机构的几种模式，并表明它是唯一的拓扑磁涡动。我们详细说明了与拓扑平凡的磁性物体的运动相比的根本差异，以及由周期性力驱动的经典粒子。根据确切的赛道几何形状，棘轮机构可以是软的或严格的。在后一种情况下，skyrmion传播接近效率最大值。
2020-11-18 cond-mat.mes-hall
Enhancement of the Topological Hall Effect through Engineering the Skyrmion Size and Shape
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
针对斯格明子拓扑霍尔效应幅值小的问题，通过基于角动量本征态的形式主义，理论研究弱耦合极限下稀疏分布斯格明子的尺寸与形状对拓扑霍尔效应的影响，发现清洁材料中该效应可通过调控斯格明子尺寸、形状及畴壁宽度实现增强与调控。
2026-10-09 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Topological Hall Effect near Room Temperature
磁性Skyrmions是稳定的纳米级自旋结构，可以在低电流密度下移位。由于这些特性，它们已被提议作为具有前所未有的高信息密度和低能耗的未来电子设备的构建块。通过拓扑霍尔效应（THE）对Skyrmion的电探测，迄今为止仅在低温下得到证实。在这里，我们报告的Skyrmion拓扑霍尔效应在室温（276 K）附近的FeGe介观层的观察。这个区域与中子散射揭示的skyrmion晶格位置完全一致。我们提供了明确的证据，一个再入螺旋磁相邻近的Skyrmion阶段，并讨论了大的THE振幅（5 n $Ω$ .cm），鉴于普通的霍尔效应。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall
Steering of the Skyrmion Hall Angle By Gate Voltage
磁skyrmion可以通过施加自旋极化电子流来驱动，该自旋极化电子流对构成skyrmion的局部自旋施加自旋转移力矩。然而，纵向动力学的困扰由skyrmion霍尔效应，导致skyrmion获得横向速度分量。我们展示了如何使用自旋-轨道相互作用来控制Skyrmion霍尔角，以及自旋转移和自旋-轨道力矩的相互作用如何导致横向运动的完全抑制。由于自旋-轨道转矩可以通过栅极电压全电子地控制，因此可以在宽跑道上以高速全电子地操纵skyrmion运动，并且可以实现概念上新的写入和选通操作。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall
Skyrmion $\leftrightarrow$ pseudoSkyrmion Transition in Bilayer Quantum Hall States at $ν=1$
在$ν=1$的双层量子霍尔态已被证明具有层间相位相干的独特状态。该态既有自旋Skyrmion的激发，又有赝自旋的赝Skyrmion的激发。结果表明，通过改变两层电子密度之间的不平衡，Skyrmion $\leftrightarrow$ pseudoSkyrmion跃迁在态中发生;在平衡点实现了PseudoSkyrmion跃迁，而在大的不平衡点实现了Skyrmion跃迁.通过观察激活能对平行于层的磁场的依赖性，可以看出这种转变。
2001-08-06 cond-mat.mes-hall
Symmetry-breaking skyrmion states in fractional quantum Hall systems
基于Skyrmion态是自发的$L_Z$和$S_Z$破缺态的假设，我们用解析的方法计算了分数量子Hall系统中Skyrmion的能量和净自旋.在$ν$ = 1/3附近具有电荷$-e/3$的准空穴skyrmion态，其中基态被称为自旋极化铁磁态，被发现即使在高达约7 T的高磁场中也存在GaAs样品。
1997-02-05 cond-mat.mes-hall
Direct Observation of the Skyrmion Hall Effect
众所周知的霍尔效应描述了由于洛伦兹力，在垂直磁场的影响下，载流导体中的带电粒子（电子或空穴）的横向偏转。类似地，研究没有电荷但具有拓扑电荷的准粒子是否表现出相关的横向运动也是有趣的。手性磁skyrmions具有明确的自旋拓扑结构，导致单位拓扑电荷作为很好的候选人来测试这一假设。尽管磁Skyrmion的研究取得了很大的进展，但在实际空间中直接观测Skyrmion霍尔效应仍然是一个难题。在这里，通过使用电流诱导的自旋霍尔自旋力矩，我们实验观察到的skyrmion霍尔效应驱动skyrmion从蠕变运动到稳定的流动运动制度。在室温下，当电流密度小于10 MA/cm^（2）时，我们观察到磁Skyrmion运动的霍尔角高达15度。由于拓扑电荷的skyrmions的横向输运的实验观察可能会为skyrmionics的新兴领域，包括新的应用，如拓扑选择创造许多令人兴奋的机会。
2016-03-23 cond-mat.mes-hall
Diameter-independent skyrmion Hall angle in the plastic flow regime observed in chiral magnetic multilayers
磁性Skyrmions是拓扑学上非平凡的纳米级物体。它们的拓扑结构起源于它们的手性畴壁缠绕，支配着它们对运动诱导力的独特响应。当受到电流时，自旋织构的手性缠绕导致skyrmion轨迹的偏转，其特征在于相对于所施加的力方向的角度。这个Skyrmion Hall角被认为是Skyrmion直径相关的。与此相反，我们的实验研究发现，在塑性流动制度的Skyrmion霍尔角是直径无关的。在平均速度为6 $\pm$ 1 m/s时，测得平均Skyrmion Hall角为9° $\pm$ 2°。事实上，在塑性流动区，skyrmion动力学是由当地的能源景观，如材料缺陷和当地的磁位形。
2019-08-12 cond-mat.mes-hall
Hall Effect Induced by Topologically Trivial Target Skyrmions
通过非共面磁织构的电子获得一个Berry相，它可以被描述为一个有效的磁场。这种效应被称为拓扑霍尔效应，并已在拓扑自旋织构中观察到。最近的实验实现的动机，在这里，我们研究的霍尔效应在一个非拓扑磁纹理称为目标skyrmion。我们从一个简化的半经典图像，并表明霍尔信号是一个非单调函数的电子能量和目标skyrmion半径。这一观察结果延续到介观环境中的朗道-比蒂克形式主义中的完全量子力学处理。我们的结论挑战了社会上流行的观点，即这种结构中的霍尔效应必然需要非零的Skyrmion数。
2022-10-20 cond-mat.mes-hall
Suppression of the skyrmion Hall effect in synthetic ferrimagnets with gradient magnetization
本研究通过数值模拟和Thiele分析，在合成铁磁体中引入饱和磁化强度梯度，有效抑制斯格明子霍尔效应，为设计铁磁基斯格明子器件提供新思路。
2024-05-25 cond-mat.mes-hall
Topological Hall effect for electron scattering on skyrmions in external magnetic field
本文研究了在较强的外磁场作用下，铁磁薄膜中电子在磁skyrmion上的散射引起的拓扑霍尔效应。我们占的磁场上的skyrmion结构的影响，并描述了区别于普通和异常的霍尔效应的特点。我们发现，虽然在典型的铁磁体中，磁场在1-5 T范围内的变化对skyrmion尺寸有很大的影响，但这种变化相当微弱，仍然相当稳健。因此，THE的大小主要由斯基尔米恩片密度$n_{sk}$决定，与$^{-2}$ $n_{sk}=10^{11}$ cm处的普通霍尔效应（OHE）的大小相当。对于正涡度的skyrmions，THE的符号与OHE的符号相反，而对于反skyrmions，符号相同。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall
Shape Deformation driven Structural Transitions in Quantum Hall Skyrmions
远离$ν= 1$的量子霍尔基态可以用相互作用的skyrmion的集合来描述。在非线性西格玛模型的背景下，我们发现远离$ν= 1$的经典基态是一个广义Néel阶的skyrmion晶体。我们表明，作为填充$ν$的函数，skyrmion晶体在零温度下经历三角形到正方形到三角形的转变。我们认为，这种结构的转变，由个别skyrmions的形状的变化，是稳定的热和量子波动，并可能被探测实验。
1997-02-21 cond-mat.mes-hall
Improved Composite-Boson Theory of Quantum Hall Ferromagnets and Skyrmions without Sigma Models
我们提出了一个改进的量子霍尔铁磁体的复合玻色子理论，其中的场算符只描述了物理自由度代表偏离基态。在这个方案中，skyrmions似乎只是一般的激发局限在最低的朗道水平。我们计算了一个skyrmion的激发能。我们的理论估计解释了由于Schmeller等人的活化能数据。
1998-06-11 cond-mat.mes-hall
Generation and Hall effect of skyrmions enabled via using nonmagnetic point contacts
为了实现基于skyrmion的自旋电子器件的功能，skyrmion的可控产生和操纵是必不可少的。虽然已经证明了通过使用磁几何收缩来产生skyrmions，但这种方法很难与随后的skyrmions控制操作相结合。从磁收缩产生skyrmion的高效率限制了有用的电流密度，导致随机skyrmion运动，这可能会掩盖拓扑现象，如skyrmion霍尔效应。为了解决这个问题，我们设计了一种在Ta/CoFeB/TaOx三层薄膜器件中的导电Ti/Au点接触。通过施加高压脉冲，我们实验证明了skyrmions可以动态产生。此外，在相同的器件中还观察到了自旋拓扑相关的Skyrmion动力学，即Skyrmion霍尔效应。通过微磁模拟，其中的重要作用的skyrmion-antiskyrmion对一代已被确定的数字再现的创建过程。在考虑了空间非均匀自旋轨道力矩和马格努斯力的贡献后，使用修改后的Thiele方程描述了Skyrmions的运动和霍尔效应。同时产生和操纵的skyrmion使用的一个点接触可以提供一个有用的途径，设计新的skyrmion为基础的设备。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall
Dissipationless mechanism of skyrmion Hall current in double-exchange ferromagnets
我们重新讨论了铁磁体中Skyrmion输运的理论。基于双交换铁磁体中自旋手征性涨落的有效U（1）规范理论，推导出直流电场驱动下斯基米子核的速度表达式。我们发现传导电子和局域自旋之间的相互反馈效应引起了Chern-Simons项，表明Skyrmion Hall电流的无耗散机制。电流引起的skyrmion运动，出现通过自旋转移力矩和散射事件的常规描述，是在一定的限制，我们的描述，其中的陈-西蒙斯条款没有完全纳入。我们的理论不仅适用于金属系统，而且适用于绝缘系统，在这种系统中，在存在能隙的情况下，可以感应出纯拓扑的、无耗散的Skyrmion Hall电流.
2011-04-30 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Skyrmions with Higher Topological Charge
我们已经研究了填充因子ν=1的量子霍尔skyrmions，它带有不止一个拓扑单位，因此也就是电荷单位。结合分析和数值计算的方法，我们发现了一个违反直觉的结果：当塞曼能量被调节到远小于相互作用能（g μ B B/（e^2/ε \ell）< 9*10^{-5}）时，电荷2的skyrmion的产生能量小于电荷1的skyrmion的产生能量的两倍，即skyrmion成对结合。双电荷的skyrmions是稳定的，以进一步吸积的电荷，并表现出10%以上的自旋每单位电荷比电荷一skyrmions，这将在原则上，信号这种配对。
1997-04-14 cond-mat.mes-hall
SU(N) Quantum Hall Skyrmions
我们研究了N分量量子Hall系统中的Skyrmions。我们发现当填充因子ν= 1，2，…时，SU（N）skyrmions是能量最低的带电激发，N-1表示足够小的对称破缺项。N>2的skyrmions可以在基于Si的（110）或（111）界面的Si QH系统中实现，或者可能在Si（100）系统中实现，其中自旋和谷同位旋一起提供SU（4）对称性，或者在多层QH系统中实现。我们也给出了一个唯象的易轴SU（2）-破缺模型的Hartree-Fock结果。
1998-11-06 cond-mat.mes-hall
Unconventional topological Hall effect in high-topological-number skyrmion crystals
拓扑数$Q$等于大于1的整数的Skyrmions称为高拓扑数Skyrmions或高- $Q$ Skyrmions。本文从理论上研究了含有$Q=3$和$Q=2$的正方晶格高$Q$斯基米子晶体（SkX）的拓扑霍尔效应。当费米能级位于相邻单带或多带间的间隙内时，由于出射磁场的作用，类朗道能级的电子能带结构产生量子化的霍尔电导.我们发现，与传统的（$Q=1$）SkX不同，当费米能级越过各个能带时，Hall量子化数平均增加了$1/Q$.我们将这一结果归因于Berry相${\cal{C}}$是在动量空间中测量的，而单个Skyrmion $Q$的拓扑数是在实空间中测量的.由于$Q=1=1/Q$的存在，这种互逆性不影响传统的SkX。
2019-10-16 cond-mat.mes-hall
Effective action for quantum Hall skyrmions
最近，一个O（3）型的有效作用量被提出的量子霍尔铁磁体，这占袋形成观察微观Hartree-Fock计算。我们将这种作用应用到孤子扇区中，并与Hartree-Fock的结果进行了比较。我们发现在整个参数范围内，skyrmions存在很好的协议。标准的最小O（3）模型不能解释这个袋子，并且还有与这个事实相关的其他缺点。
2001-04-06 cond-mat.mes-hall
The Quantum Hall effect, Skyrmions and Anomalies
讨论了分数量子霍尔效应中Skyrmions的性质。我们首先简要描述了陈-西蒙斯-朗道-金斯堡对超光速粒子的描述，它提供了一个框架，在这个框架中，我们可以理解超光速粒子的性质的一个新的推导。Baez，A.P. Balachandran，A. Stern和A. Travesset cond-mat/9712151），不考虑异常和边缘。
1998-08-19 cond-mat.mes-hall
Generation of magnetic skyrmion bubbles by inhomogeneous spin Hall currents
最近的实验表明，磁skyrmion气泡可以产生和注入在室温下的薄膜[W。Jiang等人，Science第349卷，283（2015）]。在这里，我们证明，使用微磁建模，这样的skyrmions可以产生由一个不均匀的自旋霍尔扭矩在Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（DMIs）的存在。在实验中的Ta/Co $_{20}$ Fe $_{60}$ B $_{20}$薄膜中，气泡是相当小的;然而，skyrmion气泡是稳定的，或者至少在观测时间尺度上是亚稳定的。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Observation of Topological Hall Effect in Synthetic Antiferromagnetic Skyrmion System
Guangdong University of Technology（广东工业大学）；Beihang University（北京航空航天大学）；University of York（约克大学）；Nanjing University（南京大学）
本研究在合成反铁磁Skyrmion系统中观测到拓扑Hall效应，揭示了磁近邻效应与RKKY耦合对SAF Skyrmions的影响，并提供了一种有效的检测方法。
2025-11-21 cond-mat.mes-hall
SU(4) Skyrmions in the $ν=\pm 1$ Quantum Hall State of Graphene
我们探索不同的skyrmion类型的最低朗道水平的石墨烯在填充因子$ν=\pm 1$。除了自旋和谷赝自旋skyrmions的形成，我们表明，另一种类型的自旋谷纠缠skyrmions可以稳定在石墨烯由于一个近似的SU（4）的自旋谷对称性，这是由亚晶格破缺项的影响。这些skyrmion有一个明确的签名，在自旋分辨密度测量的晶格尺度上，我们讨论了不同的skyrmion类型的预期模式。
2016-07-14 cond-mat.mes-hall
Spin-Flux Skyrmions: Anomalous Electron Dynamics and Spin-Hall Currents
University of Toronto（多伦多大学）
自旋-流天空之球通过引入非平凡自旋or相位和额外单极分量，解释了传统天空之球无法解释的霍尔电阻异常，并提供了调控横向霍尔响应的新途径。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall
Tuning skyrmion Hall effect via engineering of spin-orbit interaction
我们证明了作用在磁skyrmions的马格努斯力可以有效地调谐通过调制的自旋轨道相互作用强度。我们表明，Skyrmion霍尔效应，这是一个直接后果的非零马格努斯力的磁性结构可以抑制在一定的限制。计算结果表明，自旋轨道耦合（SOC）条件下的出射磁场使巡游电子上的洛伦兹力重整化，从而影响拓扑输运。特别是，我们表明，对于Néel型skyrmion和布洛赫型反skyrmion，skyrmion霍尔效应（SkHE）可以通过适当地调整Rashba和Dresselhaus SOC的强度，分别消失。我们的研究结果开辟了其他方向探索，以克服寄生和不可取的SkHE自旋电子应用。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall
Skyrmions in integral and fractional quantum Hall systems
本文给出了限制在宽度为w的量子阱中的二维电子气的自旋激发的数值结果。自旋波和带电skyrmion激发填充因子nu=1，3和1/3的研究。计算了不同尺寸的Skyrmion随W和塞曼能量变化的相图。当nu=3时，只有当w大于磁场长度的两倍时，才会出现skyrmions。提出了一个普遍的相互作用赝势出现稳定Skyrmion态的必要条件。
2001-09-28 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall effect in graphene coupled to skyrmions
Skyrmions是拓扑保护的自旋纹理，其特征在于拓扑缠绕数N，在某些磁性材料中自发发生。最近的实验已经证明了在Fe/Ir上生长石墨烯的能力，Fe/Ir是一种表现出二维Skyrmion晶格的系统。在这里，我们表明，在石墨烯和二维Skyrmion晶格与$N = \pm 1$之间的狄拉克电子的弱交换耦合驱动石墨烯进入量子反常霍尔相，带隙的散装，陈数${\cal C}=2N$和手征边缘状态与完美的量子化电导$G = 2N\frac{e^2}{h}$。我们的研究结果表明，Skyrmion晶格的拓扑性质可以印在石墨烯的狄拉克电子。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall
Landau Level Mixing and Skyrmion Stability in Quantum Hall Ferromagnets
我们提出了一个Hartree-Fock研究，将朗道能级混合和屏蔽的影响，由于填充水平到量子霍尔铁磁体的准粒子的能量和状态的计算。我们用它来构建一个相图的skyrmion稳定性的磁场和塞曼耦合强度的函数。我们发现朗道能级混合倾向于自旋极化准粒子，而有限厚度修正有利于skyrmions。我们的研究表明，Skyrmion的稳定性在高朗道水平是非常敏感的方式，其中电子-电子相互作用被修改的有限厚度，并指出这是至关重要的，使用具有现实的短距离行为的模型，以获得定性正确的结果。我们发现，最近的实验证据skyrmions在更高的朗道水平不能解释在我们的模型。
2000-05-25 cond-mat.mes-hall
Role of an additional interfacial spin-transfer torque for current-driven skyrmion dynamics in chiral magnetic layers
由于自旋霍尔效应，Skyrmions可以被自旋-轨道力矩驱动。在这里，我们的模型超薄多层膜的额外贡献，所产生的自旋积累在重金属/铁磁界面，并观察大范围的skyrmion直径的影响。界面自旋转移力矩和自旋轨道力矩的组合导致skyrmion运动，这有助于解释skyrmion直径小于100 nm时观察到的小skyrmion霍尔角。我们发现，这个额外的长期有一个显着的影响skyrmion动力学，并导致迅速降低skyrmion霍尔角小skyrmion直径，以及skyrmion霍尔角与skyrmion速度依赖几乎独立的表面粗糙度特性。此外，各种无序的能量景观，在表面粗糙度的形式，对skyrmion霍尔角和速度的影响被证明是在很大程度上驱动器依赖。我们的研究结果与实验结果吻合良好，从而得出结论，界面自旋转移力矩应包括在微磁学模拟再现实验结果。
2020-11-13 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall-Like Magnon Transport in a Synthetic Antiferromagnetic Skyrmion Lattice
Dongguan Institute of Materials Science and Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院东莞材料基因高等理工研究院）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Shenzhen Technology University（深圳技术大学）；Hunan University（湖南大学）；Central South University（中南大学）
研究由两个反铁磁耦合、磁织构相反的斯格明子晶格层构成的合成反铁磁斯格明子晶格中，类自旋霍尔磁子边缘输运现象，发现层极化的反向传播边缘模式源于两层相反的霍尔趋势，而非Z2拓扑保护。
2026-05-27 cond-mat.mes-hall
A critical comparison of classical field theory and microscopic wavefunctions for skyrmions in quantum Hall ferromagnets
本文研究了量子霍尔铁磁体中带电Skyrmion的经典场论描述。适当的场论是一个非线性的$σ$模型，推广到包括库仑和塞曼相互作用项。通过与基于Hartree-Fock近似、精确对角化计算和多体试探波函数的单Skyrmion态的微观描述进行比较，我们测试了经典场论的有效性范围。我们发现，场论的描述是准确的skyrmions与中等自旋量子数（$\gtrsim 10$），虽然，正如预期的那样，它失败的小自旋量子数定性。
1997-05-13 cond-mat.mes-hall
Soliton Motion in Skyrmion Chains
利用基于粒子的模型，我们研究了包含嵌入一维界面的准一维（1D）和二维（2D）系统中Skyrmion链中孤子的脱钉运动。孤子的形式是一个粒子或空穴在一个相称链的skyrmions。在外加驱动下，仅在临界脱钉阈值以上，孤子以零的Skyrmion Hall角移动。对于更高的驱动，整个链depins，并在一个2D系统中，我们观察到，孤子和链运动在零skyrmion霍尔角，然后过渡到一个有限的skyrmion霍尔角的驱动增加。在具有与驱动方向成角度的1D界面的2D系统中，可以存在斯基尔米恩霍尔角的符号从正到负的反转。我们的研究结果表明，孤子在skyrmion系统中可以用作信息载体的跑道几何形状，将避免有限skyrmion霍尔角的缺点。孤立子状态变得移动在显着较低的驱动器比skyrmion链本身的脱钉过渡。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic understanding of the skyrmion Hall angle current dependence in perpendicular magnetized ferromagnets
对Skyrmion动力学性质的理解是实现具有竞争力的超越CMOS的Skyrmion技术的一个基本方面。大多数的理论方法是基于刚性skyrmion的近似。然而，热涨落可以通过激发热模来驱动skyrmion尺寸的连续变化。在这里，通过利用希尔伯特-黄变换，我们证明，至少有两个热模式可以激发这是非平稳的时间。此外，刚性Skyrmion近似的一个限制是，该假设不允许正确地描述最近的实验证据的Skyrmion霍尔角依赖于驱动力的幅度，这是成比例的注入电流。在这项工作中，我们表明，在一个理想的样品中，类场和阻尼类扭矩的组合效应的呼吸skyrmion确实可以引起这样的电流依赖skyrmion霍尔角。虽然在这里，我们设计和控制的呼吸模式的skyrmion，我们的结果可以链接到实验，考虑到热波动和/或无序可以激发呼吸模式。我们还提出了一个实验来验证我们的研究结果。
2018-08-04 cond-mat.mes-hall
Current-Driven Dynamics of Skyrmions Stabilized in MnSi Nanowires Revealed by Topological Hall Effect
Skyrmions是一种新型拓扑稳定的自旋涡旋，由于其纳米级结构域可以实现高信息存储密度，并且其电流驱动运动的低阈值可以实现超低能耗，因此为下一代磁存储带来了希望。一维（1D）纳米线是理想的主机skyrmions，因为它们不仅作为一个天然的平台，磁赛道存储设备，但也可以潜在地稳定skyrmions。本文利用拓扑霍尔效应（THE）研究了MnSi纳米线中Skyrmion的相稳定性和电流驱动动力学。在扩展的磁场-温度窗口（15至30 K）中观察到THE，表明与体相（27至29.5 K）相比，纳米线中的skyrmion相稳定。此外，我们第一次研究了在这个扩展的skyrmion相区的skyrmion动力学，发现在高电流密度的$10^{8}-10^{9} Am^{-2}$纳米线的几何形状，随着电流密度的增加，THE降低，这表明电流驱动的skyrmion运动产生的新兴电场。这些结果开辟了探索纳米线作为一个有吸引力的平台，研究skyrmion物理在1D系统和利用skyrmion磁存储概念。
2015-03-13 cond-mat.mes-hall
Optics with Quantum Hall Skyrmions
最近在填充因子接近ν= 1的量子霍尔系统中发现了一种新型的带电激发，称为Skyrmion。Skyrmion --可以被认为是电子气自旋密度的拓扑扭曲--具有与电子相同的电荷，但自旋要大得多。在这篇综述中，我们提出了一个详细的理论研究的光学性质的Skyrmions。我们的研究结果提供了光致发光（PL）光谱的Skyrmions的光学检测手段。我们首先考虑无序系统中Skyrmions的光学性质。发光能量的计算揭示了一种特殊的光学特征，使我们能够区分Skyrmions和普通电子。提出了两个测量光学特征的实验。然后我们转向纯系统中Skyrmions的光学性质。我们表明，就像一个普通的电子，Skyrmion可以绑定与空穴形成Skyrmion激子。Skyrmionic激子可以具有比普通磁激子更低的能量。Skyrmions的光学签名被发现是一个强大的功能在无序和纯系统的PL谱。
1997-10-06 cond-mat.mes-hall
Field Theory of Quantum Hall Effects, Composite Bosons, Vortices and Skyrmions
基于\CB图像，建立了量子霍尔效应的场论.它与微观波函数理论密切相关。其特征在于，场算符仅仅描述了代表偏离劳克林态的物理自由度。它是分析\LLL激发态的有力工具。结果表明，在无自旋量子霍尔系统中，所有的激发都是非局域拓扑孤子。另一方面，在自旋自由度的存在下，它表明，一个量子相干性自发地发展，其中激发包括一个Goldstone模式，除了非局域拓扑孤子。孤子是分别带有U（1）和SU（2）拓扑荷的涡旋和Skyrmion。它们的经典组态是由它们的微观波函数导出的。Skyrmion仅仅表现为\LLL中的低能激发，而不是有效非线性西格玛模型的解。我们使用它作为Skyrmion理论的一致性检查，Skyrmion在Skyrmion尺寸的消失极限中被减少到涡旋。我们评估了一个Skyrmion的激活能，并与实验数据进行了比较。
1998-03-13 cond-mat.mes-hall
Skyrmions and Quantum Hall Ferromagnets in Improved Composite-Boson Theory
提出了一种改进的量子霍尔铁磁体复合玻色子理论。它与微观波函数理论密切相关。其特征在于，场算符仅仅描述了代表偏离基态的物理自由度。它为分析\LLLd中的激发态提供了一个强有力的工具。激发包括Goldstone模和非局域拓扑孤子。孤子是分别带有U（1）和SU（2）拓扑荷的涡旋和Skyrmion。它们的经典组态是由它们的微观波函数导出的。计算了单个Skyrmion的激活能，很好地解释了实验数据。
1999-01-22 cond-mat.mes-hall
Polarization Of Quantum Hall States, Skyrmions and Berry Phase
本文在基于Berry相位的IQHE和EQHE的层次分析框架下讨论了量子霍尔态的极化。据观察，我们有填充因子$ν=1$以及$ν=\frac{1}{2m+1}$，$m$是一个整数的完全极化状态。然而，对于$ν=p$和$ν=\frac{p}{q}$，对于$p>1$和奇数，$q$奇数，我们具有部分极化状态，对于$ν=\frac{p}{q}$，$p$偶数，$q$奇数，我们具有非极化状态。结果表明，Skyrmion激发只存在于全极化态，而部分极化态和非极化态不存在Skyrmion激发。
2003-01-21 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall Effect and Skyrmion Number in Real- and Momentum-space
本文研究了交换耦合$|J_H|$小于带宽$|t|$的双交换模型中的反常霍尔效应（AHE），旨在澄清以下尚未解决和混淆的问题：（i）基本晶格结构的影响，（ii）AHE与Skyrmion数之间的关系，（iii）实空间与动量空间之间的对偶性，无序散射的作用; $σ_H$（霍尔电导率）和$ρ_H$（霍尔电阻率）哪个更重要？从$σ_H$的通用表达式出发，我们解决了所有这些问题，并在参数空间中对$J_H τ$（$τ$：弹性散射时间）和$λ_{s}$（自旋织构的长度尺度）的机制进行了分类。AHE有两种不同的机制，一种是由实空间Skyrmion数表征的，另一种是由费米能级处的动量空间Skyrmion密度表征的，它们在参数空间的不同区域中工作。
2004-07-01 cond-mat.mes-hall
Skyrmion quantum spin Hall effect
量子自旋霍尔效应通常被认为需要强的自旋-轨道耦合，从而产生有效的自旋相关磁场。然而，自旋流也可以在没有自旋输运的情况下存在，例如在自旋波或skyrmions中。在本文中，我们表明拓扑skyrmionic自旋织构可以用来实现量子自旋霍尔效应。从有关波函数的单值性的基本参数，我们推断，回路积分的衍生物的哈密顿量必须有一个频谱是$ 2 π$的整数倍。通过将其与自旋流联系起来，我们形成了一个新的量，称为量子化自旋流，它遵循精确的量子化规则。这使我们能够推导出量子自旋霍尔效应，我们用自旋1的玻色-爱因斯坦凝聚体的例子来说明。
2019-05-18 cond-mat.mes-hall
Collective Modes and Skyrmion Excitations in Graphene SU(4) Quantum Hall Ferromagnets
石墨烯表现出量子霍尔铁磁性，其中涉及自旋和谷自由度的近似SU（4）对称性自发破缺。我们构造了一组破坏SU（4）自旋/谷对称性的整数和分数量子霍尔态，并研究了它们的中性和带电激发.这些铁磁体的一些性质可以在SU（4）对称极限下进行分析，包括整数填充时的完整集体模谱。通过构造明确的波函数，我们表明，最低能量的skyrmion态携带电荷$\pm 1$ { \em任何}整数填充，和skyrmion是最低能量带电激发石墨烯朗道能级指数$|n| \le 3$。我们还表明，在完全SU（4）对称性的存在下，发生在整数填充因子附近的skyrmion晶格态支持四个无隙集体模分支。与以前研究的更熟悉的SU（2）量子霍尔铁磁体进行了比较。
2006-08-27 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Skyrmion Lattices at $g \approx 0$
在Lánde $g$因子为零的极限下，研究了一类Skyrmions的经典基态构型.我们表明，在这个限制，skyrmions这是大的和重叠的，从小skyrmions定性不同的行为。我们调查的系统在各种制度的自旋刚度。我们发现，在所有的制度，在$g=0$，基态配置是一个矩形skyrmion晶格与Néel取向有序。电荷分布具有面心矩形晶格的较高对称性，自旋极化的$z$分量为零。我们还提出了一般的论点为消失的自旋极化在$g=0$在有限的温度和在无序的存在下，并讨论了我们的结果的一些实验结果。
2003-04-26 cond-mat.mes-hall
Theory of Topological Spin Hall Effect in Antiferromagnetic Skyrmion: Impact on Current-induced Motion
我们证明了反铁磁Skyrmions（AFM-Sks）的非平凡磁性织构促进了流动电子的非零拓扑自旋霍尔效应（TSHE）。这导致非绝热力矩的显著增强，从而提高了Skyrmion迁移率。当减小skyrmion尺寸时，这种非绝热扭矩增加，并且因此按比例缩小导致高得多的扭矩效率。在干净的AFM-Sks，我们发现一个显着的提升TSHE接近范霍夫奇点。有趣的是，这种效果是增强远离带隙中存在的非磁性间隙缺陷。此外，与它们的铁磁对应物不同，AFM-Sks中的TSHE随着无序强度的增加而增加，从而为这种效应的材料工程开辟了有希望的途径。
2017-09-09 cond-mat.mes-hall
Theory of Magnetic-Texture-Induced Anomalous Hall Effect on the Surface of Topological Insulators
反常的霍尔效应是由磁织构如skyrmions引起的。基于微扰方法，我们推导了三阶磁化下拓扑绝缘体表面霍尔电导率的解析公式$\boldsymbol{M}(\boldsymbol{x})$。我们确定的磁性纹理，有助于霍尔电导率高达三阶的磁化强度和二阶的空间微分。我们把磁化作为一个扰动来计算霍尔电导率为每个磁性织构的线性响应理论的基础上。此外，我们估计的Skyrmion诱导的霍尔电导率，并确认它依赖于Skyrmion的形状，如布洛赫型或Néel型Skyrmion。研究结果不仅适用于常规的Skyrmion系统，也适用于更一般的磁结构。
2021-04-29 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-size dependence of the topological Hall effect: A real-space calculation
受最近发现的具有短间距Skyrmion晶格的磁体的启发，我们研究了拓扑霍尔效应的Skyrmion尺寸依赖性。通过大规模的实空间计算，我们发现霍尔电导率在实空间和动量空间的Berry曲率都起决定性作用的交叉区域出现极值。我们还研究了最佳skyrmion尺寸（$λ_{\rm sk}^*$）如何依赖于巡游电子的寿命（$τ$）和电子与局域自旋之间的耦合常数（$J$）。对于前者，我们证明了$λ_{\rm sk}^{*}$与$\sqrtτ$成正比，这表明$λ_{\rm sk}^{*}$对$τ$的敏感性远低于传统的预期，即$λ_{\rm sk}^{*}$与平均自由路径$\propto τ$成正比。对于后者，我们表明，非绝热性大大抑制拓扑霍尔效应时，由skyrmion的大小和费米速度确定的时间尺度是短于$1/J$。但它对$λ_{\rm sk}^{*}$的影响不大，在很宽的$J$和$τ$范围内，$λ_{\rm sk}^{*}$约为晶格常数的10倍。
2021-12-04 cond-mat.mes-hall
Commensuration Effects on Skyrmion Hall Angle and Drag for Manipulation of Skyrmions on Two-Dimensional Periodic Substrates
本研究探讨二维周期基底上斯格明子动力学，发现共度填充导致霍尔角为零、速度提升，非共度填充则无序，并绘制了动态相图。
2022-02-01 cond-mat.mes-hall
Hartree-Fock Theory of Skyrmions in Quantum Hall Ferromagnets
本文研究了量子霍尔铁磁体在朗道能级填充因子为奇数附近的带电skyrmion或自旋织构激发。利用粒子-空穴对称性将带电粒子和空穴的自旋-量子数与中性粒子-空穴对的激发联系起来。Hartree-Fock理论被用来提供这些激发的能量和它们对塞曼耦合强度，朗道能级量子数，和二维电子层的厚度的依赖性的定量估计。对于$ν$接近3的情况下，我们建议的一级相变的塞曼耦合强度增加的可能性，从一个许多skyrmion状态到一个与许多最大自旋极化准粒子。
1996-12-23 cond-mat.mes-hall
Magnons and skyrmions in fractional Hall ferromagnets
最近的实验已经建立了量子霍尔铁磁体在整数和分数填充因子下的磁化温度依赖性$M(T)$之间的定性差异。我们解释这种差异的集体磁振子和粒子-空穴激发的相对能量在这两种情况下。硬核模型系统的分析计算被用来证明，在分数的情况下，相互作用抑制在有限的温度下的磁化和粒子空穴激发，而不是长波长磁振子控制$M(T)$在低$T$。
1998-06-06 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Excitations in the $ν=-1$ Quantum Hall state in Monolayer Graphene
Shandong Normal University（山东师范大学）；Institute of Mathematical Sciences, CIT Campus（马德拉斯理工学院数学研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国家研究所）；University of Kentucky（肯塔基大学）
该研究针对单层石墨烯ν=-1量子霍尔态，结合有效场论与哈特利-福克近似构建变分框架，确定13种斯格明子相，为多分量量子霍尔铁磁体的斯格明子研究提供系统方法。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall
Quantized Anomalous Hall Effects in Skyrmion Crystal
从理论上研究了无外磁场时Skyrmion晶体中量子化的反常霍尔效应。当SkX的晶格常数为$\sim1$ nm时，其出射磁场可达$\sim4000$ T量级。能带结构是不平坦的，但在低电子密度区域具有有限的带隙。我们还研究了skyrmion尺寸、载流子密度、无序度和温度等实现QAHE的条件。在相应的均匀磁场下比较SkX和系统，前者对温度比后者更脆弱，因为间隙减小了$\sim$ 1/5，而它们对无序几乎同样稳健。因此，可以预期，即使在室温下具有强无序，当电子密度为每一个Skyrmion一个数量级时，SkX系统的QAHE也可以实现。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall
