Precessing vortices and antivortices in ferromagnetic elements
采用Landau-Lifshitz-Gilbert动力学方法对软铁磁圆形纳米点中涡旋态和反涡旋态的进动运动进行了微磁学数值研究。对于足够小的点的厚度和直径，涡旋状态是亚稳态的，当其初始位移小于临界值时，涡旋状态向点的中心螺旋。否则，涡旋螺旋远离中心，并最终离开保持在面内磁化状态（基态）的点。相反，反涡总是不稳定的，并执行阻尼进动，导致湮灭在点的圆周。旋进的涡旋和反涡旋频率与Thiele集体坐标理论的基础上预期的响应进行了比较。我们还计算了涡旋回复力与明确的帐户的静磁和交换相互作用的基础上的“刚性”的涡旋和“两个涡旋侧电荷免费”模型，并表明，没有模型解释足够小的尺寸的纳米点的涡旋平移模式本征频率。
2010-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of vortex-antivortex pairs in ferromagnets
研究了具有易面各向异性的无限薄铁磁薄膜中的涡旋-反涡旋对的动力学行为。这些是具有有限能量的局部激发，其特征在于拓扑（skyrmion）数N = 0，+1，-1。拓扑平凡（N=0）的VA对经历类似于在流体动力学中遇到的开尔文运动。与此相反，拓扑非平凡（N =+1，-1）VA对执行围绕一个固定的指导中心的旋转运动。我们提出了一个详细的研究结果，在这两种情况下，并进一步表明，在耗散的存在下，一个旋转N =+1，-1 VA对收缩到一个点，并被湮灭，由于离散的晶格，从而导致一个“拓扑禁止”（Δ N = 1）的过程。我们认为，后一个过程的基础上实验观察到的涡核切换，即一个单一的旋涡的极性被逆转后，与一个N = 0 VA对所产生的突发的施加的交变磁场碰撞。
2007-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric switching dynamics of topological vortex domains in a hexagonal manganite
在电子显微镜中，通过原子成像和外加偏压研究了具有拓扑涡旋结构的铁电畴的场致翻转，揭示了六方锰氧化物中拓扑缺陷对畴壁对拓扑引导变化的作用.
2013-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Tracking Phase Transition Dynamics of Berezinskii-Kosterlitz-Thouless Polar Vortex-Antivortex
该研究利用原位透射电子显微镜和相场模拟，在原子尺度追踪极性涡旋-反涡旋对在热场与电场下的转变路径，揭示其无BKT相变及湮灭机制。
2023-08-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polarization vortex domains induced by switching electric field in ferroelectric films with circular electrodes
我们描述了铁电薄膜与圆形电极和发展的热力学理论，解释以前神秘的实验。它被发现是特别有用的限制的几何形状，如微结构的边界条件是众所周知的发挥重要作用的铁电性能。我们探索了一种新的开关机制，它包括一个不均匀的旋转运动的极化，并导致一个扩展的涡旋状态。涡旋的外观表现出一阶场致相变的特性：三个临界电场和滞后行为的可能性。
2014-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Rotating vortex dipoles in ferromagnets
涡旋-反涡旋对是一种局部化的激励，并且已经被发现在磁性元件中自发产生。在涡旋和反涡旋具有相反极性的情况下，该对具有非零拓扑荷，并且它表现为旋转涡旋偶极子。我们发现理论上，并确认数字，作为系统的角动量和相关的旋转频率的函数的能量的形式。我们讨论了能量单调递减时，使系统拓扑荷改变为1的对的湮灭过程。拓扑荷的这种变化深刻地影响着磁系统的动力学。最后，我们讨论了我们的结果与布洛赫点（BP）的联系以及对BP动力学的影响。
2007-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Enhanced piezoelectric response at nanoscale vortex structures in ferroelectrics
本研究结合原位X射线布拉格相干衍射成像与第一性原理分子动力学，发现纯BaTiO3纳米涡旋核可产生五倍压电增强，为设计纳米压电材料提供新途径。
2023-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Vortex Ferroelectric Domains
我们展示了锆钛酸铅（PZT）的微尺度电容器上的实验开关数据，这揭示了在100 ns尺度上的开关过程中的时间分辨畴行为。对于小的圆形电容器，一个未切换的域仍然在中心，而完全切换观察到方形电容器。观察到的效果是由于在圆形电容器的极化开关过程中形成的涡旋域。这种动力学行为的模型使用Landau-Liftshitz-Gilbert方程，并发现在详细的协议与实验。该模拟暗示了xy平面中的偏振的旋转运动，这是由Naumov和Fu [Phys. Rev. Lett. 98，077603（2007）]，尽管不能通过目前的准静态测量直接测量。
2008-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Field-induced vortices in weakly anisotropic ferroelectrics
在微纳尺度铁电样品中，畴的形成和生长是极化反转机制的两个重要阶段。通过假设弱极化各向异性和通过求解Ginzburg-Landau-Khalatnikov方程，我们探索了另一种机制，其中包括由涡旋形成引起的铁电开关。我们研究了铁电圆形电容器内部的极化动力学，其中开关导致形成具有极化旋转运动的亚稳涡旋态。我们的结果与最近的第一原理模拟[I]一致。I. Naumov和H. X. Fu，Phys. Rev. Lett. 98，077603（2007）]和在PbZr0.2Ti0.8O3中的实验[A.Gruverman等人，J. Phys. Matter 20 342201（2008）]，并证明涡旋诱导的极化转换可以是圆形纳米电容器的有效机制。
2009-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Vortex Ferroelectric Domains, Large-loop Weak Ferromagnetic Domains, and Their Decoupling in Hexagonal (Lu, Sc)FeO3
自发铁电极化和净磁矩的直接畴耦合可导致巨磁电耦合，这对实现多铁性材料的相互控制和实际应用至关重要。最近，理论上预测了六方晶系LuFeO 3中可能存在的体畴耦合、铁电性和弱铁磁性的相互控制。在这里，我们报告的第一个成功的高度可裂解的Sc-稳定的六角Lu0.6Sc0.4FeO3（h-LSFO）单晶的生长，以及第一次可视化的涡FE域和大循环WFM域的固有的三叶草图案。涡流场的尺寸约为0.1-1 μm。另一方面，环形WFM畴的尺寸约为100 μm，并且不存在FE和WFM畴壁的互锁。这强烈地表明了h-LSFO中FE和WFM之间的解耦。根据理论预测，畴解耦可以解释为极化和占主导地位的面内反铁磁自旋之间的结构介导耦合的结果，这揭示了h-LSFO中FE，WFM和反铁磁顺序之间有趣的相互作用。我们的结果还表明，磁拓扑荷往往是相同的结构拓扑荷。这可能提供了新的见解，诱导的直接耦合之间的磁性和铁电介导的结构扭曲，这将是有用的，为未来的应用多铁性。
2018-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Lattice rotation vortex at the monoclinic ferroelectric domain boundary in relaxor ferroelectric crystal
在（1-x）Pb（Zn 1/3 Nb 2/3）O3-xPbTiO 3（PZN-xPT，x=0.08）的单斜铁电畴界，发现了平均半径约为7 nm的晶格旋转涡旋.利用扫描会聚束电子衍射（SCBED）获得了晶体取向、畴结构和对称性破缺的图谱。这样的测量表明合并的2D和1D拓扑缺陷，与域开关机制的影响弛豫铁电晶体，和一种新形式的纳米级铁电器件的可能性。
2016-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability of Vortex Phases in Ferroelectric Easy-Plane nano-Cylinders
有限尺寸铁电体中极化梯度引起的束缚电荷会产生不利的退极化电场，从而抑制均匀铁电态。为了降低退极化能量，在铁电纳米颗粒、纳米盘和纳米棒内部形成非均匀涡旋（环形）状态。基于Ginzburg-Landau方程与静电场方程耦合的自洽解，研究了纳米易平面铁电柱中出现的多涡旋环形态。计算了这些态的几何织构、临界温度和稳定区。
2008-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Vortex states in a PbTiO$_3$ ferroelectric cylinder
本文通过相场模拟和解析计算，研究了铁电PbTiO$_3$纳米圆柱体中由弹性和静电相互作用竞争产生的极化涡旋态，发现涡旋核心取向可通过几何参数和温度调控。
2022-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flexo-Sensitive Polarization Vortices in Thin Ferroelectric Films
从理论上研究了弯电耦合对铁电薄膜中几种稳定畴结构的自发极化空间分布和温度行为的影响，BaTiO 3薄膜的有限元模型（FEM）和Landau-Ginzburg-Devonshire方法中的分析计算表明，平面极化分量对周期性准二维条畴和三维涡旋-反涡旋结构的弯电耦合非常敏感，但对这两种结构的影响有很大的不同。弯曲电耦合显著地增加了条纹畴中的小的面外极化分量的幅度，并且该分量的“上”或“下”方向由弯曲电系数的符号定义。对于涡旋-反涡旋对，其具有面内反循环的反涡旋具有贯穿整个膜的平滑的宽偶极核，其形状和其他特征几乎对耦合不敏感。具有面内涡量的涡旋具有由挠曲电耦合引起的具有面外四极矩的尖峰状核。有限元分析结果与理论计算结果的一致性表明，弯电系数符号的改变会导致纤芯轴向极化的重新取向，使弯曲敏感的3D涡流类似于最近在圆柱形纳米颗粒中引入的“弯曲子”。（200 ~ 400 K）的弯曲敏感涡旋的存在，使我们有希望通过扫描探针和非线性光学显微镜的方法在铁电薄膜中观察到弯曲敏感涡旋。
2021-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conductivity contrast and tunneling charge transport in the vortex-like ferroelectric domain patterns of multiferroic hexagonal YMnO3
我们推导出多铁性YMnO 3中的铁电畴壁的本征导电特性，这些畴壁围绕着拓扑保护的畴涡旋核。这是通过执行一个仔细的等效电路分析的介电谱测量单晶样品具有不同的涡流密度。体域和导电域边界之间的电导率对比显示在室温下达到500倍，这取决于样品制备。局域缺陷载流子的隧穿是耗尽可移动载流子的畴壁中的主要电荷输运过程。这项工作表明，通过等效电路分析，介电谱可以提供有价值的信息的铁电畴壁，这是高度相关的新的畴壁为基础的微电子器件的设计的内在电荷传输特性。
2017-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric Field Control of Three-Dimensional Vortex States in Core-Shell Ferroelectric Nanoparticles
在Landau-Ginzburg-Devonshire方法与静电方程相结合的框架下，我们对置于聚合物或液体介质中的可调顺电钛酸锶壳覆盖的铁电钛酸钡核中的极化行为进行了有限元建模。一个稳定的二维涡旋形成在核心后，零场松弛的初始随机或多域分布的极化，其中的涡旋轴是指向沿核心结晶轴之一。随后，施加具有可变周期、强度和方向的均匀电场的正弦脉冲。场诱导的涡旋结构的变化包括在一个轴向内核的外观中的形式的一个长形的纳米域，内核的增长，增加的方向的极化沿字段，和发病的单域状态。我们引入了术语“内核”来命名在涡旋轴附近发展的长形纳米畴，并且垂直于涡旋平面极化。在铁磁性中，这个区域通常被称为涡核。具有核的涡旋态具有流形简并性，出现在涡旋轴的三个等概率方向、沿涡旋轴的顺时针和逆时针偏振旋转方向以及核中的两个偏振方向上。这种在单个核中的多个涡旋状态对于核-壳纳米颗粒及其作为多位存储器和相关逻辑单元的集合体的应用是有希望的。对于具有可控粘度的软物质介质中的核-壳纳米颗粒而言，涡旋核在球体上的旋转可以用于模拟量子位特征。
2020-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
