Skyrmion Phase Control by Magnetic Dipole-Dipole Interaction and Electric Field in Centrosymmetric Materials
University of Wyoming（怀俄明大学）
研究在三角晶格中心对称斯格明子体系中，通过磁偶极 - 偶极相互作用、外部电场和磁场来控制斯格明子的螺旋度和空间构型。发现偶极 - 偶极相互作用倾向布洛赫螺旋度，电场可连续调节螺旋度，为控制斯格明子量子比特二能级系统提供手段。
2026-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
Dynamics of the collapse of a ferromagnetic skyrmion in a centrosymmetric lattice
本文用解析和数值方法研究了具有磁场的正方格子海森堡模型中铁磁skyrmion的尺寸和手征随时间的变化。晶格和磁场产生强烈的时间依赖性的Skyrmion手征。由于非线性，晶格本身也会产生强烈的内在阻尼，导致通过自旋波的发射导致Skyrmion坍缩。在没有磁场的情况下，大Skyrmion的坍缩是缓慢的，但当磁场打开时，Landau-Lifshitz阻尼的存在使坍缩变得指数地快。由于Skyrmion磁矩的量子化，坍缩Skyrmion发射的磁振子必须具有离散谱。
2022-03-10 cond-mat.mes-hall
Square skyrmion crystal in centrosymmetric systems with locally inversion-asymmetric layers
我们研究了中心对称层状系统中磁skyrmions形成正方形晶格的不稳定性。针对双层正方晶格结构，在考虑动量分辨相互作用的基态有效自旋模型的基础上，通过模拟退火方法研究了正方skyrmion晶体的稳定性.结果发现，无论层间交换作用的符号如何，晶格结构中的层间交错Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用都是外磁场中方形skyrmion晶体的起源.所得到的正方形skyrmion晶体是由交错排列的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用导致的每一层具有不同螺旋度的skyrmion晶体构成的。此外，我们发现，交错的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和层间交换相互作用之间的相互作用，产生了一个双$Q$态的标量手征在低场区域的一个统一的组成部分。本文的结果提供了另一种在中心对称磁体中稳定方形skyrmion晶体的方法，这将有助于进一步探索奇异的拓扑自旋织构。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall
Skyrmion lattice in centrosymmetric magnets with local Dzyaloshinsky-Moriya interaction
该研究针对具有全局反演对称性但局域反演破缺的中心对称磁体，提出局域DMI可稳定成对的相反螺旋性斯格明子束缚态，得到斯格明子对晶格的平衡相图，为寻找斯格明子晶格提供新方向。
2024-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of Merons with Skyrmions in the Centrosymmetric van der Waals Ferromagnet Fe5GeTe2
Fe $_{5-x}$ GeTe $_2$是一种中心对称的层状范德华（vdW）铁磁体，其居里温度$T_c$（270-330 K）在自旋电子学应用的有用范围内。然而，人们对它的拓扑自旋纹理之间的相互作用知之甚少（例如，merons、skyrmions），其具有技术上相关的输运性质，例如拓扑霍尔效应（THE）或拓扑热输运。在这里，我们通过高分辨率的洛伦兹透射电子显微镜，meron和反meron对共存与Néel skyrmions在Fe $_{5-x}$ GeTe $_2$在很宽的温度范围内，并探测其对热和电输运的影响。我们检测到的THE，即使在房间$T$，感测merons在较高的$T$ s，以及它们与skyrmions共存的$T$降低，表明按需热驱动形成的任何类型的自旋纹理。值得注意的是，我们还观察到一个非常规的THE在没有洛伦兹力和属性之间的相互作用载流子和磁场诱导的手征自旋织构。我们的研究结果暴露Fe $_{5-x}$ GeTe $_2$作为一个有前途的候选人的skyrmionics/meronics由于不同的，但共存的拓扑磁纹理和非常规的电荷/热载流子的运输之间的相互作用的应用程序的发展。
2023-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photocontrol of spin scalar chirality in centrosymmetric itinerant magnets
本研究提出在中心对称巡游铁磁体中利用线偏振电场脉冲稳定非平衡自旋标量手性态，并通过圆偏振控制其符号，为光控自旋手性提供新途径。
2023-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion robustness in non-centrosymmetric magnets with axial symmetry: The role of anisotropy and tilted magnetic fields
本文研究了极性磁体中Néel skyrmions在倾斜磁场作用下的稳定性，其单轴各向异性范围从易平面到易轴。我们构造了相应的相图，并研究了具有位移核的斜skyrmions的内部结构。我们发现，适度的易平面各向异性增加了Néel skyrmions沿对称轴的场的稳定范围，而适度的易轴各向异性增强了它们对倾斜磁场的鲁棒性。我们强调的方向，沿其skyrmion核心移动，取决于下面的晶格的对称性。在具有C $_{nv}$对称性的极性磁体中实现的Néel skyrmions的核心，根据由Dzyaloshinskii常数的符号指示的磁化的旋转方向，沿着或相反于磁场的离轴（面内）分量移位。反kyrmions的核心移位，存在于手征磁体与D $_{2d}$对称性，取决于在平面内的取向的磁场，可以是平行的，反平行，或垂直于it.We认为，各向异性的作用，在具有轴对称晶体结构的磁体是不同的立方helimagnets。我们的研究结果可以应用于解决最近的实验极性磁铁与C $_{3v}$对称性，GaV $_4$ S $_8$和GaV $_4$ Se $_8$。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall
Vector vorticity of skyrmionic texture: an internal degree of freedom tunable by magnetic field
与非中心对称材料中由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用驱动的skyrmion不同，中心对称磁体中的skyrmion织构可能具有额外的内部自由度，这极大地丰富了其形貌，暗示了拓扑保护所允许的连续变形，并实现了灵活的可调性和潜在的功能性。为了更好地描述涡的内部自由度，将传统的整数标量涡推广为允许连续旋转的矢量涡。进一步简化的涡度角和螺旋度角代表了自旋空间的全部旋转自由度。具有阻挫的中心对称磁体为实现对这些内部自由度的可控操纵提供了一个完美的平台，其中磁场可以被施加以在晶体和孤立形式的skyrmionic织构中连续地调谐涡度，并且螺旋度可以进一步由电场控制。此外，模拟还揭示了与涡度调制相关的独特动力学效应，即旋转磁场可以产生直线运动来调节涡度，而控制涡度也可以调制由自旋极化电流引起的动力学。
2022-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric-Field Control of Magnetic Skyrmion Chirality in a Centrosymmetric 2D van der Waals Magnet
本文通过电子显微镜结合原位电场和磁场偏置，证明了绝缘体Cr2Ge2Te6中斯格明子手性可由磁场冷却过程中施加的外部电场方向控制，理论揭示其机制为电场诱导的最近邻Dzyaloshinskii-Moriya相互作用符号反转，为拓扑自旋电子学和量子计算器件设计开辟新途径。
2025-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
Charge ordering and spontaneous topological Hall effect in bilayer skyrmion crystals
本研究通过双层斯格明子晶体模型，发现弱电子相互作用可诱导两种对称性破缺相，均产生自发的大拓扑霍尔效应，且相图可由电场调控，为相关材料研究提供新方向。
2025-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Band topology and dynamic multiferroicity induced from dynamical Dzyaloshinskii-Moriya interactions in centrosymmetric lattices
The University of Hong Kong（香港大学）；HK Institute of Quantum Science & Technology（香港量子科学研究所）
研究通过动态Dzyaloshinskii-Moriya相互作用揭示了带拓扑与动态多铁性之间的内在联系。
2025-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Manipulating the Topology of Nanoscale Skyrmion Bubbles by Spatially Geometric Confinement
中心对称磁体中磁skyrmion泡的发现受到研究界越来越多的关注，这是由于自旋拓扑织构的迷人物理学及其在自旋电子学中的可能应用。然而，关键的挑战仍然存在，如如何操纵skyrmion气泡的成核，以排除平凡的气泡或亚稳态skyrmion气泡，通常与skyrmion气泡在中心对称磁体中共存。在这里，我们报告已经成功地执行了这项任务，通过应用空间几何约束的中心对称受挫Fe 3Sn 2磁体。我们证明了空间几何约束确实可以稳定的skyrmion泡，有效地抑制平凡泡和亚稳态skyrmion泡的形成。我们还表明，限制Fe 3Sn 2纳米带中的skyrmion气泡的成核的临界磁场是急剧减少，由一个数量级，比在没有几何约束的薄板所需的。通过分析纳米条纹的宽度和厚度对skyrmion泡自旋织构的影响，我们推断skyrmion泡的拓扑跃迁与偶极-偶极相互作用密切相关，这与理论模拟结果一致.这里呈现的结果代表了操纵skyrmion气泡的拓扑自旋纹理的重要一步，使我们更接近于实现基于skyrmion的赛道存储器件的制造。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking-dependent nonreciprocal transport in magnetic skyrmions
本研究理论提出中心对称磁体的拓扑自旋织构可产生非线性非互易输运，发现层状三角晶格斯格明子晶体的ABC堆叠结构无需自旋-轨道耦合即可产生面外非互易输运，揭示其机制并提出稳定该结构的有效自旋模型。
2023-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Controlling the helicity of magnetic skyrmions by electrical field in frustrated magnets
在中心对称结构中由挫折产生的skyrmions拥有额外的内部自由度：涡度和螺旋度，从而产生独特的性质和潜在的功能，这是不共享的skyrmions源于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在非中心对称结构。目前的工作表明，磁驱动的电极化的强度进行skyrmions提供了一个直接的处理调谐螺旋度。特别是对于面内磁化的Skyrmions，通过外加电场，无论是Skyrmions还是反Skyrmions，螺旋度都可以连续旋转并精确拾取。面内单轴各向异性有利于这种操纵。
2020-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion generation via Laguerre-Gaussian beam irradiation in frustrated magnets
Hokkaido University（北海道大学）
本文研究了通过拉格朗日-高斯束照射在具有竞争相互作用的反铁磁磁体中生成Skyrmion的机制，揭示了不同热力学区域中核生成的差异及优化光学控制的方法。
2026-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmionic textures in chiral magnets
在非中心对称的磁铁手性Dzyaloshinskiii-Moriya交换稳定Skyrmion字符串作为激发，可以凝聚成多调制相位。这种扩展的Skyrmion纹理是由本地化的“孤子”Skyrmion核心的稳定性和它们的几何不相容性，挫败定期的空间填充。我们提出了数值精确的解决方案Skyrmion晶格和制定的Skyrmion状态的基本性质。
2009-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Direct Observation of Attractive Skyrmions and Skyrmion Clusters in the Cubic Helimagnet Cu$_2$OSeO$_3$
本文报道了在非中心对称铁磁体中发现的具有吸引力的磁性skyrmions及其团簇。这些三维孤子已经被预测存在于手性铁磁体的锥相中（J. Phys：Condens. Matter 28（2016）35 LT 01），并且与磁饱和状态下发生的更常见的排斥轴对称skyrmions有根本的不同。我们提出的实空间图像薄（~70 nm）单晶样品的铜$_2$ OSeO $_3$采取使用透射电子显微镜和发展的唯象理论描述这种类型的skyrmion。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall
Magnon Superlattices around Skyrmions in Frustrated Magnets
Nanyang Technological University（南洋理工大学）
本研究通过调节磁激子波长与Skyrmions尺寸匹配，实现了磁激子超晶格的形成，揭示了反铁磁体在操控原子尺度自旋激发中的潜力。
2026-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dynamics of Skyrmion Contraction and Expansion in a Magnetic Film
本文研究了铁磁薄膜中skyrmion的收缩与膨胀动力学，发现在中心对称系统中由耗散驱动且坍缩时间有最小值，而在反演对称性破缺系统中由Dzyaloshinskii-Moriya相互作用驱动，并推导了尺寸时间依赖表达式以探讨其在信息处理中的应用。
2023-08-05 cond-mat.mes-hall
Skyrmionic Spin Structures in Layered Fe5GeTe2 Up To Room Temperature
晶格、温度和磁场对二维范德华磁体Fe5GeTe2中自旋结构形成的作用是一个关键的未解决的问题。使用洛伦兹透射电子显微镜，我们在实验上观察到的拓扑自旋结构，室温下的亚稳预冷和稳定后冷阶段的Fe5GeTe2。在宽的温度和磁场范围内，skyrmionic磁泡的形式没有优选的手性，这是一个中心对称的晶体结构的指示。在预冷阶段，这些气泡是可观察到的，即使没有一个外部字段的应用程序，而在后冷却阶段，从气泡域条纹域的转换被视为。为了理解Fe5GeTe2中的磁序，我们将宏观磁学表征结果与微观密度泛函理论计算进行了比较。我们的研究结果表明，即使在室温下，拓扑自旋结构可以稳定在中心对称范德华磁体。
2022-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multifarious skyrmion phases on a trilayer triangular lattice
基于自旋模型，考虑层间Dzayloshinskiii-Moriya相互作用，研究了中心对称三层磁体中磁skyrmion晶体的不稳定性。通过模拟退火，我们在低温相图中发现了具有不同skyrmion数的各种类型的skyrmion晶相。除了Néel skyrmion晶体相，预计将出现在极性类型的Dzayloshinskiiii-Moriya相互作用的存在下，我们得到的skyrmion晶体相特征的层状系统：扭曲的表面skyrmion晶体，反skyrmion晶体，和高拓扑数skyrmion晶体相。富磁相是由层间Dzayloshinskiii-Moriya相互作用、层间交换相互作用和外部磁场之间的协同作用产生的。我们的研究结果表明，在表面和异质结构的层自由度提供了一个很好的平台，工程和设计的拓扑自旋纹理。
2022-05-16 cond-mat.mes-hall
Quantum Skyrmion Lattices in Heisenberg Ferromagnets
Skyrmions是拓扑磁性纹理，可以出现在非中心对称的铁磁材料中。在迄今为止实验研究的大多数系统中，skyrmions作为经典对象出现。然而，具有纳米长度尺度的skyrmions的发现引发了人们对其量子特性的兴趣。在这里，我们模拟了二维自旋$1/2$海森堡晶格与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的基态，并发现了一个广泛的区域在零温度相图主机量子skyrmion晶格。我们认为，量子skyrmion晶格相可以通过实验检测到的磁化曲线，通过局部磁极化测量，以及通过中子散射实验可测量的自旋结构因子。最后，我们探讨了由此产生的量子skyrmion态，分析其实空间偏振分布，并表明它是一个非经典态，其特征是准粒子和环境之间的纠缠主要集中在skyrmion的边界自旋附近。
2022-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Target-skyrmions and skyrmion clusters in nanowires of chiral magnets
在大块非中心对称磁体中，手性Dzyaloshinskiii-Moriya交换稳定了管状Skyrmions，其中心具有反向磁化。虽然双扭曲在Skyrmion的中心是有利的，但它会在外围产生过量的能量密度。因此，需要磁各向异性来使Skyrmion比块状材料中的圆锥螺旋状态更有利。使用蒙特卡罗模拟，我们表明，在磁性纳米线不寻常的skyrmions与一个双扭曲的核心和一些同心螺旋起伏（目标skyrmions）是磁稳定的，即使在没有单离子各向异性。这种skyrmion没有磁荷，并且由于描述表面磁化方向的角度取决于纳米线的半径和施加的磁场，因此它们携带非整数skyrmion电荷s > 1。这种状态与空间上分离的s=1 skyrmions的集群竞争。对于非常小的半径，目标skyrmion转变为s < 1的skyrmion，类似于由表面诱导的各向异性稳定的涡旋状状态。
2013-11-25 cond-mat.mes-hall
Anomalous Meets Topological Hall Effect in Cr2Ge2Te6 Heterostructures
本文在中心对称石墨烯/Cr2Ge2Te6/石墨烯异质结中通过磁近邻效应实现反常与拓扑霍尔效应，并利用栅压调控斯格明子，为拓扑自旋电子学提供新路径。
2025-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmions in twisted van der Waals magnets
二维手征磁体中的磁skyrmions通常通过Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和外部磁场的组合来稳定。在这里，我们表明，skyrmion也可以稳定在扭曲的莫尔超晶格中的外部磁场的情况下。我们的设置包括一个2D铁磁层扭曲的反铁磁衬底的顶部。铁磁层和衬底之间的耦合产生有效的交变交换场。我们发现一个大区域的Skyrmion晶体相时的莫尔周期和Skyrmion的长度尺度是兼容的。与磁场下的手征磁体不同，莫尔超晶格中的skyrmions显示出易轴（Ising）各向异性的增强的稳定性，这对于实现skyrmions是必不可少的，因为大多数范德华磁体具有易轴各向异性。
2021-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Symmetry-Governed Dynamics of Magnetic Skyrmions Under Field Pulses
该研究针对手性磁斯格明子认知不完整的问题，依据外磁场脉冲响应将其分为静止、平移、旋转三类，明确磁织构对称性的作用，为斯格明子散射等应用相关研究提供新方向。
2024-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Skyrmions in Two-Dimensional Chiral Magnets
研究了二维磁体中磁skyrmion-晶体-铁磁体相界附近的磁skyrmion的量子力学。我们发现，skyrmion激发有一个能量色散分裂成多个带，由于结合的马格纳斯力和基础的晶格。Skyrmion的凝聚可以在Skyrmion晶体和铁磁体之间产生一个中间相：一种量子液体，其中Skyrmion不是空间局域的。我们发现临界行为依赖于自旋大小$S$和Skyrmion的拓扑数。本文还讨论了非弹性中子散射测量中量子skyrmions的实验特征。
2016-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic Skyrmions on a Two-Lane Racetrack
磁skyrmions是磁化的粒子状纹理，其特征在于拓扑缠绕数。在室温下，在磁性多层膜结构中观察到了纳米尺度的Skyrmions。小尺寸、拓扑量化和高效电操作的组合使它们成为高性能存储器件中信息载体的有趣候选者。有人提出了一种Skyrmion赛道存储器，其中信息被编码在一维纳米带中移动的Skyrmion之间的距离中。在这里，我们提出了一种替代设计，其中skyrmion在两个（或更多）平行的车道中移动，信息存储在每个skyrmion的车道号中。这种多通道轨道可以通过控制纳米带的高度轮廓来构造。窄纳米带中的排斥性skyrmion-skyrmion相互作用保证了不同通道上的skyrmion不能相互通过。电流脉冲可用于引起车道变换。结合这些元素提供了基于skyrmion的存储设备的鲁棒、高效的设计。
2016-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Inducing a Tunable Skyrmion-Antiskyrmion System through Ion Beam Modification of FeGe Films
本研究通过2.8 MeV Au⁴⁺离子不同注量辐照外延B20相FeGe薄膜调控无序结构，构建出可调谐斯格明子-反斯格明子系统，观测到对应双峰特征的强拓扑霍尔效应，为相关器件研发和理论验证提供了实验平台。
2024-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anomalous Hall effect by chiral spin textures in two-dimensional Luttinger model
本文研究二维Luttinger模型中自旋-轨道相互作用对手性相关反常霍尔效应的影响，发现其被显著抑制且Rashba型贡献消失，同时出现可区分Bloch与Néel斯格明子螺旋性的新项。
2023-10-06 cond-mat.mes-hall
Advances in the Physics of Magnetic Skyrmions and Perspective for Technology
磁性skyrmions是磁化织构中的小涡旋拓扑缺陷，由于它们的拓扑结构而被保护稳定。在大多数情况下，它们是由存在于非中心对称磁性化合物或薄膜中的原子自旋之间的手征相互作用引起的，其中反转对称性被界面的存在所破坏。Skyrmions可以非常小，直径在纳米范围内，重要的是，它们的行为就像可以移动，创建或湮灭的粒子，使它们适合信息存储，逻辑或神经启发技术中的算盘类型应用。直到最近几年，skyrmions仅在低温下观察到（并且在大多数情况下在大的应用领域下），但是最近的重要研究努力致力于寻找薄膜和多层结构，其中skyrmions在室温以上稳定并且由电流操纵。本文重点介绍这些最新进展的路线，以设备原型。
2017-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetic skyrmion logic gates: conversion, duplication and merging of skyrmions
磁skyrmions是铁磁体中的一种拓扑类粒子激发，近年来引起了人们的广泛关注。Skyrmionics是一种尝试使用磁性Skyrmion作为下一代自旋电子器件的信息载体。操纵和操作skyrmions的建议是非常需要的。在这里，我们证明了具有不同手性和拓扑结构的孤立skyrmions的转换，复制和合并都是可能的在一个系统。我们还证明了一个skyrmion转换成另一种形式的skyrmion，即，一个双桅帆我们设计自旋逻辑门，如与门和或门的基础上操纵的skyrmions。这些结果为利用纳米自旋织构拓扑结构作为信息载体在新型磁传感器和自旋逻辑器件提供了重要的指导。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stability of Biskyrmions in Centrosymmetric Magnetic Films
受中心对称磁性薄膜中双克尔米子的观察启发（Yu等人，Nature Communications 2014，Wang等人，Advanced Materials 2016），我们分析和数值研究了有限厚度薄膜中双克尔米子的稳定性，考虑了最近邻交换相互作用，垂直磁各向异性（PMA），偶极-偶极相互作用（DDI），和原子晶格的离散性。双克尔密子的特征在于拓扑电荷$Q=2$、空间尺度$λ$和另一个独立的长度$d$，其可以被解释为在均匀磁化的背景下$Q=2$拓扑缺陷内的两个$Q=1$ skyrmion的分离。我们发现，在一定的PMA/DDI比范围内，在具有足够数量的原子层$N_{z}$的薄膜中，磁场可以稳定具有$λ$级$d$的铋离子。通过对$1000\times1000\times N_{z}$原子晶格中相互作用自旋能量的数值极小化，得到了双原子的形状。当$d$小于磁畴壁宽度时，与Belavin-Polyakov模型的精确解接近。计算了双量子的磁矩，并讨论了在实验中产生双量子的方法。
2019-06-21 cond-mat.mes-hall
Anomalous Fermi liquid phase in metallic Skyrmion crystals
在非中心对称晶体如MnSi中，磁序可以采取Skyrmion晶体（SkX）的形式。在这一阶段，传导电子耦合到本地磁矩获得一个贝瑞的阶段，导致涌现的电磁。受MnSi中的非费米液相的实验报告的启发，在该实验中观察到电阻率按$Δρ\sim T^{3/2}$缩放，在这里，我们研究了无公度SkX的耦合声子对电子的影响。尽管形式上类似于由费米表面耦合到电磁场组成的系统，但Berry相位波动不会导致非费米液体行为。相反，我们提出了一种不同的机制，其中电子散射的柱状波动在三维SkX。当忽略晶格诱导各向异性的影响时，这些波动是超软的，并诱导出“反常费米液体”，其中朗道准粒子存活，但具有垂直于柱的反常$Δρ(T)\sim T^{7/4}$电阻率，以及沿柱的费米液体电阻率。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
The 2020 Skyrmionics Roadmap
凝聚态系统中的非平凡拓扑缠绕的概念代表了当今理论和实验研究的一个主要领域。磁性材料提供了一个多功能的平台，特别适合于在真实空间中探索拓扑自旋孤子，如skyrmions。首先在非中心对称的块体材料中发现，承载skyrmions和相关拓扑自旋孤子的材料系统的生态学迅速发展，包括块体化合物、表面、薄膜、异质结构、纳米线和纳米点。这强调了从基本问题到应用的重大突破的特殊潜力，这是由磁性领域之间的跨学科思想交流所驱动的，而传统上是独立进行的。Skyrmionics路线图提供了一个审查的最先进的和广泛的研究方向和战略，目前正在进行的现状。这些是，例如，由skyrmions和相关纹理的基本结构特性的识别，在非平凡的拓扑绕组的存在下，一个非常有效的耦合到自旋电流产生自旋转移转矩在微小的电流密度，以及有目的地设计宽带自旋动态和逻辑设备的能力的成核和湮灭过程的动机。
2020-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-ph
Magnetic vortex control with current-induced axial magnetization in centrosymmetric Weyl materials
本研究提出利用Weyl金属中电流诱导的轴向磁化产生力矩，以控制纳米盘磁性涡旋的环流与极性，并基于对称性分析其强度优于常规材料。
2023-12-26 cond-mat.mes-hall
Inducing Skyrmion Flop Transitions in Co$_8$Zn$_8$Mn$_4$ at Room Temperature
该研究通过洛伦兹透射电子显微镜与数值建模，证明室温下 Co$_8$Zn$_8$Mn$_4$ 中 IP/OOP 斯格明子可发生角度和厚度依赖的翻转转变，并据此提出斯格明子写入器件。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric classification of skyrmions
我们发展了一个一般的理论来分类磁skyrmions和相关的自旋纹理的磁电多极。由于磁skyrmions现在建立在绝缘材料中，其中磁电多极子控制线性磁电响应，我们的分类提供了一个使用外加电场操纵skyrmions的磁性的配方。我们应用我们的形式主义的skyrmions和反skyrmions不同的螺旋，以及磁bimerons，这是拓扑，但不是几何，相当于skyrmions。我们表明，磁电多极子和磁电响应张量的非零组件是唯一的自旋织构的拓扑结构，螺旋度和几何形状确定。因此，我们提出了直接的线性磁电响应测量作为替代洛伦兹显微镜表征绝缘skyrmionic纹理。
2022-01-05 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Nonlinear Spin Magnetoelectricity in Centrosymmetric Magnets
我们提出了一个内在的非线性自旋磁电效应的磁性材料，提供了潜在的全电控制的自旋自由度的中心对称磁体，它驻留在当前的范例的基础上的线性自旋响应。我们在动量和磁化空间的Berry联系极化率中揭示了这种效应的能带几何起源，并阐明了它的对称性特征。作为本征效应，它仅由材料的能带结构决定，并代表材料特性。结合理论和第一性原理计算，我们预测了单层MnBi $_{2}$ Te $_{4}$中的非线性自旋磁电效应，并在实验中得到了证实.我们的理论为探索丰富的非线性自旋电子效应和基于它们的新器件概念铺平了道路。
2022-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental creation and annihilation of nonvolatile magnetic skyrmions using voltage control of magnetic anisotropy without an external magnetic field
在这项工作中，我们利用电压控制的磁各向异性（VCMA）操纵磁skyrmion是固定在空间。基于这种策略的存储器设备可能比基于电流控制运动的skyrmionic设备具有更小的占地面积和更好的能量效率。为了证明VCMA诱导操纵的skyrmions，我们制造反铁磁/铁磁/氧化物异质结构薄膜，skyrmions可以稳定，没有任何外部磁场由于交换偏置的存在。这些孤立的skyrmion被消灭的电压脉冲，增加PMA。另一方面，减少PMA促进形成更多的skyrmions。此外，通过增加体系的PMA，可以从手性畴产生Skyrmions。为了证实我们的实验观察，我们进行了微磁学模拟。所提出的方法可能会导致新的基于skyrmion的存储设备。
2019-04-01 cond-mat.mes-hall
Nonlinear magneto-optical response across van Hove singularity in a non-centrosymmetric magnetic Weyl semimetal
研究非中心对称磁性外尔半金属中范霍夫奇点对非线性磁光响应的影响，发现磁场产生的磁矩会抑制电子输运并增强空穴输运，从而减弱VHS效应并导致外尔节点附近二阶电导率出现不对称峰或扭折结构。
2024-07-25 cond-mat.mes-hall
Imaging magnetic spiral phases, skyrmion clusters, and skyrmion displacements at the surface of bulk Cu$_2$OSeO$_3$
本文利用扫描SQUID-on-tip显微镜对体相Cu$_2$OSeO$_3$表面磁相进行实空间成像，揭示了低场下的条纹表面态和低温斯格明子相中的无序团簇，并通过探针电势实现了单个斯格明子的局域位移操控。
2024-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controllable inter-skyrmion attractions and resulting skyrmion-lattice structures in two-dimensional chiral magnets with in-plane anisotropy
研究了具有倾斜磁场面内各向异性和（011）薄膜上磁晶各向异性的二维手征磁体中skyrmion间相互作用和稳定自旋组态。我们发现，在这两种情况下，一个小的变形的skyrmion形状使skyrmion间的相互作用各向异性，和skyrmion弱约束沿一定的方向，由于紧急吸引力的相互作用。此外，当磁晶各向异性与塞曼能量相当时，嵌入均匀磁化中的skyrmion通过在它们之间创建磁畴而紧密结合。磁畴的形成，以及因此skyrmion间相互作用的强度，可以由外部磁场的方向控制。各向异性相互作用也影响Skyrmion晶体（SkX）相中的Skyrmion取向。通过蒙特卡罗模拟和微磁学模拟，我们获得了SkX相的细长三角形晶格结构。特别地，在存在强磁晶各向异性的情况下，磁畴出现在晶格结构的背景中，并且在畴壁上对准的双分子形成细长的三角形晶格。我们还发现了一个参数区域，SkX相位是稳定的，由于skyrmion间的吸引力。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall
Biskyrmions Lattices in Centrosymmetric Magnetic Films
摘要建立了一个理论框架，解释了在非手征磁性薄膜中观察到的双克尔密子晶格。我们研究的有限厚度的薄膜包含高达$1000\times1000\times100$自旋。纯二维交换模型中的六角双克尔密子晶格自然地由Weierstrass $\wp$和$ζ$椭圆函数描述。从这样的晶格作为初始状态，我们研究它如何演变的最低能量状态中存在的垂直磁各向异性和偶极-偶极相互作用。根据实验结果，我们发现末态是一个三角形格子的biskyrmion泡包含布洛赫线。
2019-07-20 cond-mat.mes-hall
Spin-Wave Spectrum in Magnetic Nanodot with Continuous Transition between Vortex, Bloch-type Skyrmion and Néel-type Skyrmion States
我们研究了在不同的非均匀的，拓扑非平凡的磁化状态，特别是涡旋和skyrmion状态的圆形铁磁纳米点的自旋波激发。平面外磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya交换相互作用的强度的逐渐变化导致不同稳定磁配置之间的连续相变，并允许在涡旋、布洛赫型skyrmion和Néel型skyrmion状态中和之间映射动态自旋模式。我们的研究阐明了在各种稳定磁化状态下旋向模、方位角自旋波和呼吸模之间的联系，有助于理解Skyrmion背景下丰富的自旋激发谱。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall
Dynamics of a magnetic skyrmionium in an anisotropy gradient
磁性Skyrmionium是一种由两个Skyrmion数相反的Skyrmion组成的零Skyrmion数的磁化组态。在这里，我们研究了各向异性梯度下的Skyrmionium的动力学。我们发现Skyrmionium能被各向异性梯度有效地驱动，并沿梯度方向直线运动。Skyrmion的Hall角接近于零，比Skyrmion的Hall角小得多。而速度要大得多。我们还证明了skyrmionium的运动依赖于阻尼系数，运动中的skyrmionium稳定性可以通过缩小纳米线的宽度来调制。我们的工作为Skyrmionium的驱动提供了一种有效的方法，这在Skyrmionium赛道存储器的应用中可能是有前途的。
2019-04-30 cond-mat.mes-hall
Double bit in-plane magnetic skyrmions on a track
磁skyrmion通常是指在均匀磁化状态的背景下，由均匀排列的面外自旋包围的扭曲自旋织构。磁性skyrmion的不变性在自旋纹理的任何连续变换下保持其拓扑电荷，导致代表磁性skyrmion的纹理对外部扰动的鲁棒性，使其成为理想的使用skyrmion作为。理想的信息载体需要这样的行为。迄今为止，大多数磁skyrmion研究都集中在垂直磁化系统中，其中skyrmion拓扑数由skyrmion的核心和/或外部垂直磁化方向之间的相对取向决定，要么向上/向下，要么向下/向上。在这里，我们表明，也存在一种新的类型的磁skyrmion周围的自旋是均匀对齐的面内方向。通过对面外skyrmion自旋织构的连续变换和弛豫，我们证明了面内skyrmion也是可能的，其中背景磁化在面内方向。与传统的垂直磁化的Skyrmion不同，具有相反符号拓扑电荷的面内磁Skyrmion可以在面内磁化系统中固有地共存。此外，带相反电荷的面内skyrmions可以在电流作用下一起运动，并表现出相反自旋的霍尔效应。这些发现证明了在垂直磁化系统中不可能实现的单根磁线中双比特传输的内在可能性。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall
Magnetostatics of Magnetic Skyrmion Crystals
磁性Skyrmion晶体是在具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手征铁磁材料中产生的拓扑磁性织构。本文首次用微磁学模拟方法研究了磁性Skyrmion晶体产生的静磁场。对于Néel型Skyrmion晶体，场将在晶面的一侧消失，这取决于螺旋度;而对于布洛赫型Skyrmion晶体，场将分布在两侧，并且对于两个螺旋度是相同的。这些特征和静磁场的对称性关系可以从杂化三Q态的标量磁势和矢量磁势得到理解。讨论了利用磁性Skyrmion晶体与手征铁磁层的叠层结构在纳米尺度上构建静磁场的可能性，并对利用磁矩捕获和操纵中性原子具有潜在的应用前景。
2017-12-17 cond-mat.mes-hall
Interactions between atomic-scale skyrmions in 2D chiral magnets
本文研究二维手性磁体中原子尺度斯格明子间的相互作用，发现形状畸变和磁畴形成均可诱导吸引作用，且小尺寸斯格明子的相对作用范围更远，为跨尺度稳定控制斯格明子运动提供依据。
2023-11-29 cond-mat.mes-hall
Observation of Weyl fermions in a magnetic non-centrosymmetric crystal
非中心对称材料的特点是不存在反转对称性，因为它们表现出铁电性，二次谐波产生，涌现的外尔费米子和其他迷人的现象而引起人们极大的兴趣。预计如果时间反演对称性也被打破，磁性和电子有序之间的相互作用会产生额外的磁电效应。在这里，我们报告的非中心对称磁体PrAlGe的拓扑导电性能。通过光电子能谱，我们观察到一个参数化表面局域态的弧--拓扑弧。利用体边界对应，我们得出结论，这些弧对应于投影的拓扑电荷的$\pm{1}$在表面布里渊区，表明存在的磁性Weyl准粒子在散装。我们进一步观察到一个大的异常霍尔响应，所产生的发散体Berry曲率场与磁性外尔能带结构。我们的研究结果首次在非中心对称磁体中展示了具有强大电子表面态和异常输运的拓扑相，为研究磁有序，能带拓扑和输运之间的相互作用提供了一个新的材料平台。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ginzburg-Landau theory for skyrmions in inversion-symmetric magnets with competing interactions
磁skyrmions近年来吸引了相当大的关注，在自旋电子学应用的巨大潜力。一般来说，skyrmions比原子晶格常数大，这允许在连续极限下的金斯堡-朗道型描述。这样的描述成功地捕获了B20化合物中Skyrmions的主要实验观察，没有反转对称性。Skyrmions也可以存在于具有竞争相互作用的反转对称磁体中。在这里，我们推导出一个一般的金斯堡-朗道理论的skyrmions在这些磁铁有效的长波长限制。我们基于导出的Ginzburg-Landau理论研究了Skyrmions的不寻常的静态和动力学性质。我们表明，易轴自旋各向异性是足够的稳定skyrmion晶格。有趣的是，反转对称磁体中的skyrmion除了通常的skyrmion平移运动（轨道运动）之外，还具有与螺旋度旋转相关的新的内部自由度，即skyrmion作为粒子的"自旋"。单个skyrmion的轨道自由度和自旋自由度可以相互耦合，并产生不寻常的行为，这是由Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用稳定的skyrmion所不存在的。导出的Ginzburg-Landau理论为讨论Skyrmion物理提供了一个方便和通用的框架，并将有助于在反演对称磁体中寻找Skyrmion。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.str-el
Dipolar-drift and collective instabilities of skyrmions in crossed nonuniform electric and magnetic fields in a chiral magnetic insulator
在点粒子Skyrmions近似下研究了多铁性绝缘体中的Skyrmions动力学，其中螺旋磁结构伴随有限电偶极矩。研究了在垂直磁场和电场梯度中Skyrmion的运动。具有固定梯度大小的非均匀磁场导致螺旋运动，其中Skyrmion在垂直于磁场方向的平面内循环。循环的频率由外部磁场的导数和偶极矩的大小固定。外加垂直于磁场、但梯度方向相同的电场，使skyrmions发生漂移运动，产生磁偶极霍尔效应。交叉非均匀电场和磁场中相互作用Skyrmions气体的流体动力学研究表明，漂移运动引起了一种新的流体动力学不稳定性。三个制度的不稳定性进行了说明。
2019-11-10 cond-mat.mes-hall
Voltage controlled core reversal of fixed magnetic skyrmions without a magnetic field
使用微磁学模拟，我们证明了核心反转的一个固定的磁skyrmion调制的垂直磁各向异性的纳米磁体与电场。通过垂直磁各向异性的顺序增加和减少，我们可以在两个Skyrmion态和两个铁磁态之间可逆地切换，即具有指向下/上的核心磁化和指向上/下的外围磁化的Skyrmion态和具有指向上/下的磁化的铁磁态。这些状态之间的切换被解释为对应于这些稳定状态中的每一个的自旋织构最小化磁各向异性、退磁、Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）和交换能的总和的事实。这可能导致在不使用磁场并且不使用电流移动skyrmions的情况下利用固定skyrmions实现的节能纳米磁性存储器和逻辑器件的可能性。
2016-03-02 cond-mat.mes-hall
Edge states and skyrmion dynamics in nanostripes of frustrated magnets
磁skyrmions是最近在手征磁体中发现的类粒子拓扑激发。它们的小尺寸，拓扑保护和容易被电流操纵，这些都使人们对使用skyrmions进行信息存储和处理产生了极大的兴趣。最近，有人提出，具有额外自由度的skyrmions可以存在于磁阻挫材料中。在这里，我们表明，动态的skyrmions和antiskyrmions在纳米条纹的受抑磁体的强烈影响，在条纹边缘形成的复杂的自旋状态。这些状态创建多个边缘通道，引导skyrmion运动。边缘态的非平凡拓扑结构产生了复杂的电流诱导动力学，例如Skyrmion-antiskyrmion对的发射。边缘态拓扑可以通过磁性纳米结构的边缘之间的skyrmions和antiskyrmions的交换用电流控制。这些结果可以导致概念上新的电子设备。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
