Single-Pulse Optical Switching combined with Current-Induced Motion of Skyrmionic Spin Textures
Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Tohoku University（东北大学）
本研究结合单脉冲光学开关与电流诱导运动，实现对磁性斯格明子自旋结构的确定性操控，为光自旋电子器件奠定基础。
2026-10-02 cond-mat.mes-hall
Emergent Momentum-Space Skyrmion Texture on the Surface of Topological Insulators
在磁性拓扑绝缘体中，量子反常霍尔效应已被理论预言和实验证实。此外，这些材料的表面态在动量空间中表现出类似刺猬的“自旋”织构。在这里，我们应用先前制定的低能量模型Bi $_2$ Se $_3$，一个母体化合物的磁性拓扑绝缘体，一个平板的几何形状中，交换场的行为只在一个表面层。在这个示例设置中，刺猬变换为临界交换场之外的skyrmion纹理。这个临界场标志着两个拓扑上不同的阶段之间的过渡。拓扑相变发生时，费米能级处的能隙没有闭合，横向霍尔电导保持不变，并量子化为$e^2/2h$。动量空间Skyrmion结构在有限的场范围内持续存在。它可以在具有三维拓扑绝缘体和铁磁绝缘体之间的界面的混合异质结构中找到其实现。
2016-10-26 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
What makes magnetic skyrmions different from magnetic bubbles ?
一块足够大的铁磁体通常不会被均匀磁化，而是会形成磁化织构。在薄膜中，这些织构可以是双周期的。这是众所周知的磁泡域和最近观察到的“skyrmion”磁化织构MnSi。在本文中，我们开发了一个理论的周期性磁化纹理，基于复杂的微积分来回答这个问题-这两个纹理之间是否有差异，即使它们似乎携带相同的拓扑缠绕数（或拓扑电荷）？我们发现，这种差异的存在，促进了不同的作用所发挥的磁化矢量的面内相位。我们分离的经典和量子的磁化纹理的功能，并强调磁各向异性的作用，有利于这些情况下。
2018-06-27 cond-mat.mes-hall
Reservoir Computing with Random Skyrmion Textures
水库计算（RC）范式假定，足够复杂的物理系统可以用来大规模简化模式识别任务和非线性信号预测。这项工作演示了如何随机拓扑磁纹理呈现足够复杂的电阻响应RC的实施，适用于A/C电流脉冲。在这样做的时候，我们强调如何适用于这种模式取决于非常普遍的动力学性质，满足了一大类的物理系统的复杂性，可以把计算使用。通过利用随机磁skyrmion纹理所表现出的复杂的电阻响应，并用它来演示模式识别，我们解释了如何自旋电子可访问的磁性系统提供了一个优势，在寻找一个理想的水库计算机。紧凑的skyrmion织物的低功耗特性，加上其CMOS可集成性在类似的长度和时间尺度上运行，打开了大门，他们的RC就业面向工业应用。
2019-08-06 cond-mat.mes-hall
Signatures of higher order skyrmionic textures revealed by magnetic force microscopy
本研究利用高分辨率MFM在室温Co/Ni多层膜中可视化高阶斯格明子与反斯格明子，并经微磁模拟验证其特征衬度。
2025-01-08 cond-mat.mes-hall
Stabilization of Magnetic Skyrmions on Arrays of Self-Assembled Hexagonal Nanodomes for Magnetic Recording Applications
磁skyrmions是一种非平凡的自旋纹理，它可以抵抗外部扰动，是下一代记录设备的有希望的候选者。然而，实现基于skyrmion的设备的一个主要挑战是在环境条件下和零施加场下这些自旋纹理的有序阵列的稳定性。在这里，我们证明了第一次的形成和稳定的自组装六边形纳米圆顶阵列上的磁性skyrmions利用其弯曲的几何形状的固有特性。来自100 nm纳米圆顶阵列的磁力显微镜图像显示出在零场下稳定的skyrmions，其按照纳米结构的形貌排列。微磁学模拟进行比较的实验，以确定与地形的样品的域纹理的相关性。我们提出了一种简单的方法来核化和湮灭skyrmions，开放的可能性，超密集的数据存储的基础上的skyrmionic纹理的高稳定性和低能耗。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall
Effect of random anisotropy in stabilization of topological chiral textures
在纳米器件中操纵skyrmion的需求不断增加，这带来了有趣的研究，以了解这些拓扑保护的手性结构的稳定性。为了理解实验中观察到的Skyrmion的实际形状和大小，我们进行了微磁学模拟，研究了磁性薄膜系统中存在随机各向异性时Skyrmion的稳定性。以前的实验11报告的skyrmion成像在薄膜描绘的skyrmion形状不是完美的圆形。在这里，我们通过模拟表明，由于不同的局部各向异性能量的存在，skyrmion的形状可能会扭曲。改变单轴各向异性常数（Ku）和随机各向异性常数（Kr）14的值以理解在15平方磁性纳米元件中稳定的skyrmion和反skyrmion的形状和尺寸的变化。在高随机各向异性能的情况下，skyrmion的形状发生了畸变，尺寸保持不变。
2020-03-27 cond-mat.mes-hall
Stripe skyrmions and skyrmion crystals
Skyrmions在拓扑量子场论中作为非线性西格玛模型的孤子解以及在信息技术中有着重要的应用。Skyrmion被认为是圆形的，在Skyrmion晶体附近出现的条纹自旋织构被称为螺旋，螺旋和摆线自旋序，但不是Skyrmion。在这里，我们提出了令人信服的证据表明，这些条纹自旋纹理是skyrmion，“兄弟姐妹”的圆形skyrmion的skyrmion晶体和孤立的圆形skyrmion的“堂兄弟”。具体地说，孤立的skyrmion的激发时，skyrmion形成能量是积极的。当手性磁性薄膜的基态为Skyrmion时，其Skyrmion形貌为各种条状结构。Skyrmion数密度决定了凝聚态的形态。在整个样本中的一个skyrmion的极端，skyrmion是一个分叉的条纹。随着Skyrmion数密度的增加，单个Skyrmion的形状逐渐从分叉条纹变成矩形条纹，最终变成圆盘状物体。在低skyrmion数密度下，条纹的自然宽度与交换刚度常数和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用系数之间的比值成正比。在高skyrmion数密度下，skyrmion晶体是优选状态。我们的发现揭示了条纹自旋织构的本质和性质，并为操纵skyrmion，特别是凝聚skyrmion如skyrmion晶体开辟了一条新的途径。
2021-01-26 cond-mat.mes-hall
Magnetoelastic Coupling-Driven Chiral Spin Textures: A Skyrmion-Antiskyrmion-Like Array
本文从理论上证明，在无Dzyaloshinskii-Moriya相互作用时，足够强的磁弹耦合可使二维铁磁系统自发形成斯格明子-反斯格明子类手性自旋阵列，揭示了手性织构形成的新机制。
2025-09-19 cond-mat.mes-hall
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
Interface-Induced Stability of Nontrivial Topological Spin Textures: Unveiling Room-Temperature Hopfions and Skyrmions
本研究针对室温下拓扑自旋纹理稳定难题，通过铁磁体/拓扑绝缘体/铁磁体三层异质结构的界面磁性与几何限制，首次实现零磁场室温下霍普夫子和斯格明子的自发稳定，为磁信息载体及拓扑器件提供新途径。
2025-06-21 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Brownian circuit implemented in a continuous ferromagnetic thin film
稳定Skyrmion的Skyrmion电路的制作对于实现微纳米尺寸的Skyrmion器件具有重要意义。基于skyrmion的设备的一个有前途的例子是布朗计算机，它已经在理论上提出，但尚未实现。它需要一个skyrmion电路，其中skyrmion是稳定的，很容易移动。然而，通常的skyrmion电路制造的铁磁膜的蚀刻减少稳定skyrmion的退磁场，从而防止它们的形成。在这项研究中，在连续的铁磁薄膜图案化的SiO $_2$盖帽，以稳定的skyrmion形成skyrmion布朗电路实施。图案化的SiO $_2$覆盖控制铁磁层的饱和场，并形成线状skyrmion势阱，其稳定电路中的skyrmion形成。此外，我们实现了一个枢纽（Y结）电路没有钉扎网站在结图案化的SiO $_2$盖帽。这种技术可以有效地控制基于skyrmion的存储器和逻辑设备，以及布朗计算机。
2020-05-11 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
Ultrafast Microscopy of a Plasmonic Spin Skyrmion
本文结合ITR-2P-PEEM超快成像与解析模型，证实SPP涡旋核心存在具有整数斯格明子数的三维扭转等离激元SAM斯格明子准粒子。
2019-12-09 cond-mat.mes-hall
Circular motion of non-collinear spin textures in Corbino disks: Dynamics of Néel- versus Bloch-type skyrmions and skyrmioniums
本研究通过解析与微磁模拟揭示，在 Corbino 盘中自旋轨道力矩驱动下 Bloch 斯格明子做 MHz 圆周运动而 Néel 型受阻，拓扑平凡的斯格明子离子运动更快且可承受更高电流密度。
2024-06-04 cond-mat.mes-hall
Colloquium: Quantum skyrmionics
Skyrmions是拓扑孤子，出现在许多物理环境中。在磁学中，它们表现为自旋密度场的纹理，由不同的竞争相互作用稳定下来，并以一个拓扑荷为特征，该拓扑荷计算序参量包裹球体的次数。当自旋纹理在磁体的微观晶格尺度上缓慢变化时，它们可以表现为经典物体。然而，快速发展的实验工具，以创建和稳定的skyrmions在薄磁膜导致了丰富的各种纹理，有时原子大小。在这篇文章中，我们讨论，在教学的方式，如何引入量子干涉的平移动力学的skyrmion纹理，从微磁运动方程的经典孤子。我们研究了如何在半经典制度的自旋纹理的非平凡拓扑体现，当微观晶格势量子力学处理，但外部驱动力被视为光滑的经典微扰。我们强调了与非对易量子力学、陈-西蒙斯理论和量子霍尔效应的密切关系。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall
Topological characterization of dynamic chiral magnetic textures using machine learning
最近提出的自旋电子器件使用磁skyrmions作为信息位。对这些手性磁性物体的可靠检测是必不可少的要求。然而，磁skyrmions的高迁移率导致其在有限温度下的随机运动，这阻碍了拓扑数的精确测量。在这里，我们展示了人工神经网络的成功训练，以重建的skyrmion数在有限的几何形状从时间积分，降维数据。我们的研究结果证明了从时间平均测量中恢复拓扑荷的可能性，因此模糊的动态Skyrmion系综，这与实验结果的解释，基于Skyrmion的计算和记忆概念直接相关
2022-04-01 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
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
Spontaneous skyrmion chains in nanorods with chiral interactions
我们报告说，在圆柱形纳米棒Skyrmion链，即，三维自旋纹理动态地出现，如微磁模拟所揭示的。当棒的直径大于材料的螺距长度时，发生skyrmion链状态，并且链上的skyrmion的数量与纳米棒的长度成比例。这一发现提供了一个更深层次的理解几何和skyrmionic对称性之间的相互作用，并显示空间限制如何可以稳定自发的拓扑自旋纹理。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall
Intrinsic non-adiabatic topological torque in magnetic skyrmions and vortices
我们提出，拓扑自旋电流流动的拓扑非平凡的磁纹理，如磁skyrmions和涡旋，产生一个内在的非绝热扭矩的形式${\bf T}_t\sim [(\partial_x{\bf m}\times\partial_y{\bf m})\cdot{\bf m}]\partial_y{\bf m}$。我们发现，这种扭矩，这是不存在的一维畴壁和/或非拓扑纹理，是负责增强非绝热参数观察到的磁涡旋相比，一维纹理。这种扭矩对磁skyrmions运动的影响预计是至关重要的，特别是要确定其对缺陷和钉扎中心的鲁棒性。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall
Chiral spin textures creation and dynamics in a rectangular nanostructure
本文研究了通过自旋极化电流使矩形纳米结构磁化反转，以产生孤立的skyrmion、antiskyrmion及其对，并利用Thiele方程等分析了其动力学、稳定性条件及78 nm的间距阈值。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall
Phenomenology of current-skyrmion interactions in thin films with perpendicular magnetic anisotropy
研究了结构反转不对称性与膜面垂直的磁性薄膜中的Skyrmion。我们确定了一个单一的skyrmion的磁化织构和它的依赖Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用相对于静磁能的强度。在此基础上，我们建立了一个唯象模型，描述了自旋轨道耦合中最低阶的电流与skyrmions运动之间的相互作用。我们估计实验验证的速度为电流驱动的运动的skyrmion纹理的基础上获得的结果从畴壁动力学。
2013-10-29 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
Quantized Topological Charges of Ferroelectric Skyrmions in Two-Dimensional Multiferroic Materials
在多铁性材料中，微观的磁织构和电织构通过磁电耦合相互关联。因此，如果铁磁（FM）skyrmion和FM skyrmionic晶体（或晶格，为了方便起见缩写为SL）可以稳定，则预期诱导拓扑电偶极织构，例如铁电（FE）偶极skyrmion和周期性FE偶极晶体。本文利用量子计算方法模拟了二维多铁性系统中铁电超晶格的拓扑结构。结果发现，一旦形成FM SL，就可以诱导出FE SL，每个FE Skyrmion是围绕FM Skyrmion形成的铁电偶极复合物，这些FE Skyrmion的拓扑电荷通常被量子化为整数、半整数和某些分数的倍数，使得FE SL与相应的FM SL精确重合;每个FE SL的拓扑电荷密度也形成周期性图案，并且正常施加的电场能够改变FM Skyrmion的尺寸，提高它们的形成温度，并且在临界温度以下破坏FM SL。
2021-10-19 cond-mat.mes-hall
Skyrmion spin texture in ferromagnetic semiconductor-superconductor heterostructures
我们提供了一个推导的自旋Skyrmion数分类的二维拓扑超导体从铁磁和Rashba自旋轨道耦合超导体异质结构。我们表明，在非平凡的拓扑相，其特征在于一个非零的陈数，总是有一个拓扑自旋纹理的占用带所代表的Skyrmion数。Skyrmion数具有物理直观和使用自旋敏感能带结构成像技术直接测量的优点。此外，我们表明，Skyrmion分类可以扩展到等效的一维拓扑超导体。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ground state search, hysteretic behaviour, and reversal mechanism of skyrmionic textures in confined helimagnetic nanostructures
磁Skyrmions有可能为低功耗，高密度数据存储和处理提供解决方案。开发基于skyrmion的器件的主要挑战之一是skyrmion在受限的螺旋磁性纳米结构中的磁稳定性。通过对平衡态的系统研究，利用包含退磁效应的全三维微磁模型，证明了在零外部磁场和无磁晶各向异性的情况下，skyrmionic织构是helimagnetic薄膜纳米结构的最低能态.我们还报道了非基态平衡构型的亚稳区。我们发现，brackyrmionic纹理进行滞后行为之间的两个能量等效的skyrmionic状态具有不同的核心取向，即使在没有磁晶和退磁为基础的形状各向异性，这表明存在的Dzyaloshinskiii-Moriya为基础的形状各向异性。最后，我们表明，skyrmionic纹理核心反转动力学的布洛赫点的出现和传播。
2015-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effective Action Studies of Quantum Hall Spin Textures
我们报告的自旋纹理在量子霍尔系统使用长波长的有效作用的磁自由度推导出以前的分析和数值研究。我们的大部分结果涉及这种行动的skyrmions或孤子。我们构造了任意拓扑和电荷的Skyrmions的近似解析解，并导出了它们的能量、电荷半径和自旋半径的表达式。我们描述了一个组合的射击/松弛技术的数值测定的skyrmion配置文件和目前的结果相比，有利的分析处理，以及与Hartree-Fock研究这些对象。此外，我们描述了在这种方法中的量子霍尔系统的边缘纹理的治疗，并提供以前没有报道的细节。
1998-09-21 cond-mat.mes-hall
Classification of skyrmionic textures and extraction of Hamiltonian parameters via machine learning
该研究结合微磁模拟与机器学习，利用DNN、MISO和SVR实现九种斯格明子织构分类及J、D、K参数提取，验证了从实验图像推断微观磁机制的可行性。
2023-09-27 cond-mat.mes-hall physics.data-an
Skyrmions in Magnetic Multilayers
在凝聚态物理中，对称性破缺与强自旋轨道相互作用共同引起了许多令人兴奋的物理现象。最近的一个例子是手性自旋纹理的存在，这是在缺乏反演对称性的磁性系统中观察到的。这些手性自旋纹理，包括畴壁和磁skyrmions，都是从根本上有趣的和技术上有前途的。例如，它们可以被电流非常有效地驱动，并表现出许多由其实空间拓扑特征决定的新物理特性。根据竞争相互作用的细节，这些自旋纹理存在于不同的参数空间中。然而，其物理行为背后的管理机制基本上保持不变。在这篇综述文章中，这些手性自旋纹理的基础拓扑物理，材料优化的关键因素，以及当前的发展和未来的挑战将被讨论。最后，将突出几个有前途的方向，将推进基于skyrmion的自旋电子学的发展。
2017-08-05 cond-mat.mes-hall
Tailoring composite skyrmionic spin textures in an above-room-temperature ferromagnet Fe3-xGaTe2
本文通过磁力显微镜研究非化学计量比Fe3-xGaTe2中铁缺乏诱导的斯格明子自旋纹理演化，建立拓扑转变路径模型，并在室温下可控实现了斯格明子ium、斯格明子袋和袋态等复合拓扑自旋纹理。
2025-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust skyrmion-bubble textures in SrRuO$_3$ thin films stabilized by magnetic anisotropy
结合霍尔输运测量和数值模拟研究了巡游铁磁体SrRuO $_3$的自旋拓扑织构.我们观察到与Skyrmions相关的拓扑霍尔效应的特征信号。一个相对较大的厚度，我们的薄膜和重金属层的情况下，使界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用不太可能的来源，这些拓扑自旋纹理。此外，传输异常对磁场倾斜和温度表现出前所未有的鲁棒性。我们的数值模拟表明，这种非常规的行为结果从磁泡与skyrmion拓扑结构稳定的磁偶极相互作用在一个意想不到的区域参数空间。
2020-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron transport through antiferromagnetic spin textures and skyrmions in a magnetic tunnel junction
由于将自旋简并态耦合到两个FM接触的矩阵元素的$π$相位差，两个反对准的$\pm \hat{z}$极化铁磁（FM）接触之间的理想分层$\hat{x}$极化反铁磁（AFM）不传输电流.将两个自旋简并$\hat{x}$ AFM态耦合到$\hat{z}$ FM接触的两个矩阵元的比率由交换能和本征态能量确定。在一个FM接触和AFM之间插入正常金属层或隧道势垒层改变了这种相位差，并且由于界面处两个自旋的权重不相等，它也打破了两个AFM状态的自旋简并性。矩阵元素的对称性破缺与AFM态的简并破缺相结合，导致传输中的Fano共振和$T_{\uparrow,\downarrow}$传输通道的开启。这种具有两个反对准的$\pm \hat{z}$ FM接触的磁性隧道结几何形状可以电检测AFM skyrmion。在三偏振器实验中，AFM skyrmion充当倾斜偏振器的模拟物。电阻和电阻比的计算和比较FM和AFM skyrmions在磁性隧道结。
2020-04-10 cond-mat.mes-hall
Conductance in the Helimagnet- and Skyrmion-Lattice-Embedded Electron Waveguide
Helimagnet（HM）和Skyrmion lattice（SL）是拓扑非平凡的磁态。它们的自旋织构产生有限拓扑磁场和洛伦兹力。作为除了霍尔效应之外的涌现电动力学的演示，嵌入有HM/SL层的波导（WG）内的电子传输由拓扑自旋织构成形。在这项工作中，我们研究了HM/SL膜嵌入电子WG的电导特性，发现HM/SL层的平移下，电导轮廓作为层中心的函数，表现出与原始自旋场轮廓几乎相同的图案。当电子输运在WG中输运时，由HM/SL自旋织构推广的拓扑磁场作用于电子，使其在x-y平面上的波函数形状发生畸变。通过电子经历的不同量子路径之间的干涉，HM/SL自旋织构被记录在电导中。该方案还提供了一种可能的检测HM/SL自旋组态的输运实验。
2013-11-22 cond-mat.mes-hall
Charged skyrmions on the surface of a topological insulator
研究了三维拓扑绝缘体（TI）的Dirac表面态与绝缘薄膜中的磁skyrmions之间的相互作用，并通过邻近效应耦合. Skyrmion的磁性纹理可以导致狄拉克态在Skyrmion半径处的限制，其中面外磁化消失。这种限制可以导致Skyrmion纹理的充电。束缚态的存在在外部磁场中是稳定的，这是稳定skyrmions所必需的。我们预期，对于相关的实验参数，skyrmions将有几个束缚态，可以使用外部磁场进行调谐。我们认为，这些带电的skyrmion可以直接操纵的电场，与skyrmion迁移率成正比的束缚态的数量在skyrmion半径。将Skyrmion薄膜耦合到TI表面可以提供一种更直接和有效的方法来控制绝缘材料中的Skyrmion运动。这为Skyrmion操作的研究提供了一个新的维度。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall
Global Rotation of Skyrmion Bags under Vertical Microwave Fields
本文通过计算研究垂直微波场驱动下斯格明子袋的全局旋转，揭示其源于内外斯格明子异步呼吸的相位差，并发现较大斯格明子数更易诱发旋转。
2024-02-23 cond-mat.mes-hall
Planar Interfaces for Transmission of Chiral Spin Textures
Theoretical Division, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室理论部）；Center for Memory and Recording Research, University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校记忆与记录研究中心）
本文通过微磁模拟和解析判据，研究斯格明子在不同平面磁性界面的传输特性，明确同序与混合序界面的传输规律，指出平面界面可作为主动传输元件，为异质斯格明子轨道提供设计依据。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall
Imaging the Spin Texture of a Skyrmion Under Ambient Conditions Using an Atomic-Sized Sensor
磁skyrmions是二维非共线自旋纹理的特点是一个整数拓扑数。它们通常在低温下在大块非中心对称铁磁体中结晶，其中缺乏反转对称性导致交换相互作用的反对称分量。最近，稳定的室温Skyrmion堆叠的磁性薄膜，反对称交换的结果，从破缺的对称性在界面上的报道。在外部磁场的存在下，确定这些技术相关的skyrmions的自旋结构仍然是一个关键的实验挑战。在这里，我们使用的单电子自旋的氮空位（NV）中心在金刚石进行扫描磁强计的skyrmions在Pt/Co/Ta多层膜环境条件下。我们引入了一种新的方法来评估与测量的局部磁场兼容的自旋纹理的流形，并确定物理上允许的配置的基础上得到的解决方案的拓扑结构。我们确定的skyrmion的基本磁化模式是一致的摆线（或Néel）样的自旋纹理，与界面反对称交换相互作用的理论预测。我们的研究结果开辟了广泛的可能性，在定量无模型成像的二维自旋结构，使用扫描NV磁力。
2017-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Field-driven collapsing dynamics of skyrmions in magnetic multilayers
本研究探讨了磁性多层膜中纯Néel与混合斯格明子在垂直磁场下截然不同的坍缩动力学，揭示了其与三维自旋结构的关联，为斯格明子类型识别与特定应用提供了依据。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall
Impact of the skyrmion spin texture on magnetoresistance
利用扫描隧道显微镜研究了局域自旋织构对微分电导的影响。在焦点是以前发现的非共线磁阻，这源于自旋混合效应时，电子跳跃相邻网站之间的倾斜磁矩。在目前的工作中，它的横向分辨率研究都为零磁场自旋螺旋状态，以及在不同的磁场值的个别磁skyrmion。我们详细分析了微分电导的响应，发现不同的依赖性的峰值能量和峰值强度的非共线自旋织构的本地属性。我们发现在Skyrmion的中心，峰值能量和强度尺度与最近邻矩之间的角度大致成线性关系。在Skyrmion的其他地方，非共线性不是各向同性的，磁化量子化轴变化，峰值能量的行为更复杂。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Vortex with Skyrmionic Core in Thin Nanodisk of the Chiral Magnets
利用微磁学方法和蒙特卡罗模拟，在具有Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用和单轴各向异性的手征磁铁薄纳米盘中获得了一种具有Skyrmionic核和一系列圆形自旋条纹的涡旋自旋织构。通过控制盘的大小，可以连续地调节Skyrmion核的大小。而且，在一定的盘尺寸下，即使没有外加磁场和热涨落的帮助，这种涡旋态也可能是自发基态。此外，单轴各向异性能够稳定这种涡旋自旋织构。我们预期，目前的工作将激发进一步的实验研究探索自旋结构。
2012-12-21 cond-mat.mes-hall
Half-Skyrmion Spin Textures In Polariton Microcavities
研究了非共振线偏振光激发下空间扩展极化激元凝聚体的极化动力学。的空间和时间分辨的极化激元发射揭示了非平凡的自旋纹理的形成，在线性和圆形斯托克斯参数的四重态偏振模式的形式，和对角斯托克斯参数的八重态。由于TE-TM分裂，极化激元赝自旋矢量通过凝聚体的连续旋转表现出与半整数拓扑数相关联的半skyrmions的有序模式。基于驱动耗散Gross-Pitaevskii方程和激子库的理论模型描述了通过光学自旋霍尔效应的非平凡自旋织构的动力学。
2016-07-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetic Skyrmion Bundles and Their Current-Driven Dynamics
拓扑电荷的量子化决定了各种拓扑自旋纹理，预计将在未来的自旋电子器件中发挥关键作用。虽然具有单位拓扑荷Q的磁skyrmion已经被广泛研究，但具有其他整数值的自旋织构迄今尚未得到很好的验证。在这里，我们报告的真实空间的图像，创建和操纵的一种类型的多Q三维skyrmion纹理，其中一个圆形的自旋螺旋关系一束skyrmion管。我们将这些对象定义为skyrmion束，并在我们的实验中显示它们具有从负到至少55的任意整数值Q。这些纹理表现为准粒子的动力学集体运动的电脉冲驱动。与Skyrmion类似，非零Q的Skyrmion束也表现出Skyrmion霍尔效应，霍尔角为62度。特别令人感兴趣的是，具有Q = 0的skyrmion束在没有skyrmion霍尔效应的情况下相对于电流共线地传播。我们的研究结果为多Q磁性物体在未来自旋电子器件中的可能应用开辟了新的视角。
2021-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Magnetic Skyrmions in Gradient-Composition Engineered CoPt Single Layers
本研究针对室温下纳米磁性斯格明子的稳定难题，通过组分梯度工程在CoPt单层中构建梯度DMI，成功观测到室温稳定的近似布洛赫型斯格明子，拓展了室温斯格明子材料体系。
2024-11-01 cond-mat.mes-hall
Manipulation of magnetic skyrmions by non-uniform electric fields
HSE University（高等经济学院）；L. D. Landau Institute for Theoretical Physics（列夫·朗道理论物理研究所）
本文提出利用局部电场操控Néel型磁单畴的理论方法，通过电场实现单畴的生成、驱动与湮灭，以及更复杂的纹理结构，建立相图并讨论实际应用可行性。
2026-05-09 cond-mat.mes-hall
General theory of topological Hall effect in systems with chiral spin textures
本文提出了一个自洽的拓扑霍尔效应理论，用于研究具有无序手性自旋织构的二维磁性系统，如磁skyrmions。我们专注于散射制度时，巡游电子的平均自由程超过自旋纹理的大小，和THE产生的不对称载流子散射个别手征自旋纹理。我们计算电阻率张量的玻尔兹曼动力学方程的基础上，考虑到非对称散射的skyrmions通过碰撞积分。我们的理论描述了绝热制度，当THE产生的自旋霍尔效应和非绝热散射时，THE是由于纯粹的电荷横向电流。我们分析了手征自旋织构结构的电阻率的依赖关系，以及对材料参数。讨论了由skyrmion尺寸的增加引起的自旋和电荷区的交叉、费米能的变化引起的自旋和电荷区的交叉以及交换相互作用强度的变化，并对自旋和电荷区的交叉的符号和大小进行了评论
2018-07-19 cond-mat.mes-hall
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
Modulation of skyrmionic magnetic textures in two-dimensional vdW materials and their heterostructures
在二维（2D）范德华（vdW）材料中观察到的内禀磁性为探索2D拓扑磁性织构，特别是包括skyrmion及其拓扑等价物的skyrmion磁性织构（SMTs）提供了独特的机会。自从在2D vdW材料及其异质结构中实验发现skyrmion以来，一个关键的挑战在于控制这些SMT将其有趣的功能转化为自旋电子学应用。本文综述了2D vdW单层材料及其异质结构中SMT调制的实验和理论研究进展。除了温度、磁场和样品厚度等基本调制因素外，我们还提出了电流驱动的迁移率和跃迁的实验实现，以及电场对各种磁电调制的理论预测。考虑到vdW层状材料的二维特性，应变和堆叠方式也是调节磁性织构的有效方法。
2023-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stabilization of Skyrmion textures by uniaxial distortions in noncentrosymmetric cubic helimagnets
在立方非中心对称铁磁体中，单轴畸变抑制了螺旋态，并使Skyrmion晶格在很宽的参量范围内稳定。利用调制和局域态的手征磁体的唯象理论，Skyrmion和螺旋态的平衡参数导出作为施加的磁场和感生单轴各向异性的函数。这些结果表明，由于感生单轴各向异性和外加磁场的综合作用，在立方螺旋磁网络中，在大的磁场和温度间隔下，Skyrmion晶格可以形成为晶体稳定状态，例如，在金属间化合物MnSi、FeGe、（Fe，Co）Si中。我们认为，这种机制是最近在Fe_{0.5} Co_{0.5} Si薄层中观察到的Skyrmion态形成的原因[X.Z.Yu等人，Nature \textbf{465}（2010）901]。
2010-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Meron, skyrmion, and vortex crystals in centrosymmetric tetragonal magnets
最近的实验证实了手征磁体Co $_8$ Zn $_9$ Mn $_3$中的介子和skyrmion拓扑自旋织构之间的转换[S.- Z. Lin等人，Phys. Rev. B 91，224407（2015）; X. Z. Yu等人，Nature 564，95（2018）]证实了2009年发现的skyrmion晶体[S. Mühlbauer等人，Science 323，915（2009）]只是冰山一角。拓扑结构的晶体，包括skyrmions，merons，vortices和monopole，可以通过组合简单的物理成分来稳定，如晶格对称性，挫折和自旋各向异性。目前的挑战是找到这些成分的组合，产生特定的拓扑自旋纹理。在这里，我们报告了一个简单的机制，稳定的meron，skyrmion，和涡旋晶体中心对称的tetraquartz磁铁。特别地，即使在没有磁场的情况下也可以形成meron/skyrmion晶体。磁场的应用导致了丰富多样的拓扑自旋织构，这些织构在理论的长波长极限下仍然存在。当传导电子耦合到自旋时，这些拓扑自旋纹理扭曲电子波函数，以诱导陈绝缘体和Weyl半金属特定的带填充分数。
2021-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Stray field signatures of Néel textured skyrmions in Ir/Fe/Co/Pt multilayer films
Skyrmions是具有拓扑性质的纳米级自旋构型，在自旋电子器件中具有很大的前景。在这里，我们建立了他们的Néel纹理，螺旋度，和大小在Ir/Fe/Co/Pt多层膜通过构建一个多极展开来模拟他们的杂散场签名，并将其应用到磁力显微镜（MFM）图像。此外，已证明的敏感性Skyrmion属性的不均匀性，再加上一个独特的能力，以估计钉扎力的动力学，预示着广泛的适用性，在新兴领域的拓扑自旋纹理。
2018-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic adatom induced skyrmion-like spin texture in surface electron waves
当一个外来原子被放置在金属表面时，周围的电子海会屏蔽额外的电荷，导致振荡或涟漪。在表面上，这些电子有时被限制在二维表面态，由于电子的自旋-轨道相互作用和反转不对称环境产生的Rashba效应，其自旋简并被提升。据信，至少对于单个吸附原子，扫描隧道显微镜测量对Rashba分裂不敏感，即将观察到电荷振荡中的特征。依靠散射理论，我们证明，如果磁性，一个单一的吸附原子是足够的可视化的Rashba效应的存在下，在诱导自旋磁化的周围的电子表现出扭曲的自旋纹理描述为叠加的两个skyrmionic波相反的手征。
2012-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering the dynamics of topological spin textures by anisotropic spin-orbit torques
将拓扑稳定的磁织构如Skyrmions作为纳米级信息载体集成到未来技术中需要通过电流进行可靠的控制。在这里，我们发现，相关的skyrmion霍尔效应，它描述了从当前的流动方向移动skyrmion的偏转，获得重要的修正，由于各向异性的自旋轨道转矩，改变拓扑自旋结构的动态。因此，我们提出了一个可行的手段操纵电流诱导运动的skyrmions和antiskyrmions。在此基础上，通过第一性原理计算和对称性论证，证明了在Ir/Co/Pt和Au/Co/Pt磁性多层膜中，自旋织构的运动可以通过材料设计来定制.我们的工作推进了对这些磁纹理的电流诱导动力学的理解，这是大量存储器和逻辑应用的基础。
2019-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
