Magnetoelectric nature of skyrmions in a chiral magnetic insulator Cu2OSeO3
研究了手性磁性绝缘体Cu 2 OSeO 3在不同大小和方向的磁场（H）作用下的介电性能。我们发现，skyrmion晶体诱导电极化的强度（P）沿面内或面外方向的自旋涡旋取决于所施加的H方向。所观察到的H-依赖性的P在亚铁磁，helmagnetic，skyrmion晶体状态可以一致地描述的d-p杂化模型，突出了相对论自旋轨道相互作用中的磁电耦合在Cu 2 OSeO 3的重要作用。我们的分析表明，每个skyrmion粒子可以局部携带电偶极或四极，这意味着skyrmion的动力学是可控的外部电场。
2012-06-20 cond-mat.str-el
Magnon-skyrmion scattering in chiral magnets
手性磁体支持拓扑skyrmion纹理由于Dzyaloshinskiii-Moriya自旋轨道相互作用。在存在足够大的施加磁场的情况下，这样的skyrmions是场极化磁态的大振幅激发。我们分析研究了这样的skyrmion激发和它的小振幅波动之间的相互作用，即，磁振子在一个干净的二维手征磁铁。的磁振子谱被发现包括两个磁振子skyrmion束缚态对应的呼吸模式，并为中间场，四极模式，这将引起子隙磁共振和电共振。由于skyrmion拓扑结构，磁振子从Aharonov-Bohm通量密度散射，导致偏斜和彩虹散射，其特征在于通常具有多个峰的不对称微分截面。作为斜散射的结果，有限密度的skyrmion将产生拓扑磁振子霍尔效应。利用能量-动量张量的守恒定律，我们证明了磁振子也向Skyrmion传递动量。因此，磁振子电流导致磁振子压力，反映在斯吉尔米子的蒂勒运动方程中的动量转移力中。这种力是反作用的，并受Skyrmion的散射截面的控制;它不仅导致有限的Skyrmion速度，而且导致大的Skyrmion霍尔效应。我们的研究结果提供了，特别是，在清洁的绝缘手征磁体中的稀释Skyrmion气体的Skyrmion热电子学理论的基础。
2014-09-24 cond-mat.str-el
Generic aspects of skyrmion lattices in chiral magnets
磁skyrmions是拓扑非平凡的自旋漩涡，可能不会连续转换成拓扑平凡的状态，如铁磁自旋对齐。近年来，在某些非中心对称的大块手征磁体中发现了由Skyrmions组成的晶格结构。尽管这些材料的特征温度、磁场和长度尺度有很大的变化，而且无论其电子状态是金属、半导体还是绝缘体，它们的磁相图都有着显著的相似性。
2016-03-29 cond-mat.str-el
Metastable skyrmion lattices governed by magnetic disorder and anisotropy in $β$-Mn-type chiral magnets
磁skyrmions是涡旋状的拓扑自旋织构，经常在具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的结构手性磁体中观察到。其中，具有$β$ -Mn型手性结构的Co-Zn-Mn合金在室温以上具有Skyrmion。在这个系统中，最近发现Skyrmion在很宽的温度和磁场范围内作为长寿命的亚稳态存在，并且Skyrmion晶格从三角晶格转变为正方晶格。为了获得对Co-Zn-Mn合金的手性磁性的看法，并阐明与Skyrmion相关的各种性质如何随组成而变化，我们在磁化率和小角中子散射测量方面对Co $_{10}$ Zn $_{10}$，Co $_9$ Zn $_9$ Mn $_2$，Co $_8$ Zn $_8$ Mn $_4$和Co $_7$ Zn $_7$ Mn $_6$进行了系统的研究。在所有化合物中普遍观察到具有极长寿命的稳健亚稳skyrmions。另一方面，螺旋传播矢量的优选取向及其温度依赖性在改变Mn浓度时显著改变。在这些材料中的亚稳态skyrmions的鲁棒性归因于拓扑性质的skyrmions的结构和磁无序的影响。磁晶各向异性以及磁无序由于受挫Mn自旋在引起所观察到的螺旋状态和相应的skyrmion晶格形式的变化中起着至关重要的作用。
2020-08-12 cond-mat.str-el
Onset of a skyrmion phase by chemical substitution in MnGe chiral magnet
用中子小角散射方法研究了含$x$（$0 \leq x \leq 0.3$）的Mn $_{1-x}$ Fe $_{x}$ Ge合金的磁相图的演化。我们毫不含糊地观察到的skyrmion晶格（或A-相）在散装MnGe和其发病下一个小的Mn/Fe替代的情况下。在那里，A相被赋予特殊的skyrmion密度，并且在非常大的温度区域和与Fe浓度成比例的场范围内稳定。我们的研究结果强调了通过化学掺杂来微调Skyrmion晶格特性的可能性。
2019-11-27 cond-mat.str-el
Magnetoelectric Resonances and Predicted Microwave Diode Effect of Skyrmion Crystal in Multiferroic Chiral-Lattice Magnet
我们从理论上发现，在多铁性手征晶格磁体Cu_2 O_SeO_3中，Skyrmion晶体（SkX）的独特本征模不仅对交流磁场（H^w）是磁激活的，而且对交流电场（E^w）也是电激活的，它放大了E^w与自旋织构之间的动态磁电耦合.在它们的电和磁激活过程之间产生的强烈干扰可以导致对微波的空前大的二极管效应，即，当入射方向反转时，SkX的吸收变化高达~20%。我们的研究结果表明，skyrmion可以是一个有前途的微波器件的积木。
2013-03-19 cond-mat.str-el
Solitary wave excitations of skyrmion strings in chiral magnets
手征磁体具有拓扑线激发，其中每个截面内的磁化形成skyrmion织构。我们研究的分析和数值的低能量，非线性动力学这样的skyrmion字符串在场极化立方手征磁铁，我们证明，它支持孤波。这些波通常是非互易的，即，它们的性质取决于它们的速度$v$的符号，但是这种非互易性随着$|v|$的减小而减小。一个有效的场理论描述的孤立波推导出，是有效的限制$v \to 0$，并获得他们的配置文件和他们的存在制度。我们的分析结果与微磁模拟的手征磁体FeGe的参数适当的定量证实。与孤立波的流体涡丝中发现的相似之处指出。
2019-02-04 cond-mat.str-el
Topological Superconductivity Mediated by Skyrmionic Magnons
本文提出在斯格明子晶体与正常金属的界面处，通过交换耦合介导的有效电子-电子相互作用可在弱耦合条件下实现拓扑超导，并求解了临界温度附近及零温下的能隙方程。
2023-04-13 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Skyrmion Superconductivity: DMRG evidence for a topological route to superconductivity
最近有人提出，魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）平带的拓扑结构可以提供一种不同于弱耦合BCS理论和高$T_c$铜酸盐的$d$波现象的新的超导机制。在这项工作中，我们研究这种可能性，使用密度矩阵重整化群（DMRG）研究的模型，它捕获的基本特征的MATBG的对称性和拓扑结构。使用大规模的圆柱DMRG计算得到的基态和它的激发作为电子掺杂的函数，我们发现了明确的证据，超导驱动的电子到电荷- $2e$ skyrmions绑定。值得注意的是，即使在未屏蔽的库仑排斥是迄今为止最大的能量尺度的情况下，也可以观察到这种结合，这证明了这种拓扑的全电子配对机制的鲁棒性。
2022-07-26 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Chiral skyrmionic superconductivity from doping a Chern Ferromagnet
Princeton Center for Theoretical Science, Princeton University（普林斯顿大学理论物理中心）；Department of Physics and National High Magnetic Field Laboratory, Florida State University（佛罗里达州立大学物理系及国家高磁场实验室）；Theoretical Division, T-4 and CNLS, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室理论部T-4和CNLS）；Center for Integrated Nanotechnologies (CINT), Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室集成纳米技术中心）
研究通过掺杂反常铁磁体稳定手性超导体，发现由磁子与两个空穴结合形成的库珀对在强相互作用和大Ising自旋轨道耦合下表现出非平面Skyrmionic自旋纹理和手性f波对称性。
2026-04-02 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Skyrmions in Chiral Magnets with Rashba and Dresselhaus Spin-Orbit Coupling
Skyrmions是基础科学和应用感兴趣的拓扑自旋纹理。以前的理论研究主要集中在系统与破缺体反演对称性，其中skyrmions稳定的易轴各向异性。在这里，我们调查系统，打破表面反演对称性，除了可能打破散装反演。这导致两个不同的Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）条款与强度$D_\perp$，所产生的Rashba自旋轨道耦合（SOC），$D_\parallel$从Dresselhaus SOC。我们表明，skyrmions变得越来越稳定，随着$D_\perp/D_\parallel$的增加，延伸到易平面各向异性的制度。我们发现Skyrmions的自旋织构和拓扑电荷密度具有非平凡的空间结构，其量子化的拓扑电荷由一个Chern数给出。我们的研究结果给出了一个设计原则，调整Rashba SOC和磁各向异性，以稳定的skyrmions在薄膜，表面，界面和大块磁性材料，打破镜像对称。
2015-10-07 cond-mat.str-el
Skyrmion quantum numbers and quantized pumping in two dimensional topological chiral magnets
研究了具有非均匀自旋结构的二维磁性绝缘体中实现绝热电荷极化、自旋极化和量子化泵浦的一般条件。特别地，我们着重研究了由相关二维拓扑绝缘体通过自发对称性破缺产生的手征亚铁磁绝缘体。非均匀自旋结构的绝热形变产生自旋规范通量，从而诱导绝热电荷和自旋极化电流。单位泵浦电荷/自旋由两个拓扑不变量的乘积决定，这两个拓扑不变量分别定义在动量空间和实空间中。同样的拓扑不变量决定了Skyrmion纹理的电荷和自旋量子数。研究发现，在非中心对称系统中，存在一种新的拓扑相，称为拓扑手征磁绝缘体，其中Skyrmion缺陷是带电荷的自旋1/2费米子$e$。考虑一般非均匀系统的绝热电流响应，证明了手征磁绝缘体的量子化拓扑响应具有第二陈数。
2011-12-22 cond-mat.str-el
Observation of two independent skyrmion phases in a chiral magnetic material
磁性材料可以承载skyrmions，这是拓扑非平凡的自旋纹理。在具有立方晶格对称性的手性磁体中，所有先前观察到的Skyrmion相都需要热波动才能在块状材料中变得稳定，因此仅存在于相对较高的温度下，接近螺旋磁转变温度。其他稳定机制需要降低立方晶体对称性。在这里，我们报告的第二skyrmion相在铜$_{2}$ OSeO $_{3}$在低温下，并在施加的磁场的存在下的识别。新的skyrmion相是从众所周知的，近各向同性的，高温相，并存在，相反，当外部磁场是沿$\langle100\rangle$晶轴取向。理论建模提供的证据表明，稳定机制是由众所周知的立方各向异性条款，并占一个额外的观察亚稳螺旋倾斜远离所施加的领域。在同一材料中的两个不同的skyrmion阶段和通用字符的基本机制的识别提出了一个新的途径的发现，设计和操纵的拓扑自旋纹理。
2021-04-02 cond-mat.str-el
Chiral Magnetic Skyrmions with Arbitrary Topological Charge ("skyrmionic sacks")
我们表明，连续和自旋晶格模型的手征铁磁和反铁磁提供了一个无限多个稳定的孤子解的任何整数拓扑电荷的存在。新skyrmions的形态和相应的能量依赖性的详细描述。所考虑的模型是通用的，并且预期预测可能发生在包括原子层的各种手性磁体中的过多的粒子状状态，例如，PdFe/Ir（111）、菱形GaV $_4$ S $_8$半导体、B20型合金如Mn $_{1-x}$ Fe $_x$ Ge、Mn $_{1-x}$ Fe $_x$ Si、Fe $_{1-x}$ Co $_x$ Si、Cu $_2$ OSeO $_3$、无中心四元Heusler化合物。
2018-11-13 cond-mat.str-el nlin.PS
Melting of hexagonal Skyrmion states in chiral magnets
Skyrmion是在某些磁性材料的薄膜中观察到的螺旋结构（10.1126/science.1120639）。在这些材料（10.1103/PhysRevB.80.054416）的晶体对称性所允许的相中，仅观察到六方堆积相（SC_h）。在这里，使用蒙特卡罗模拟研究了$SC_h$相的熔化。除了通常的措施Skyrmion密度手征电荷，形态措施被认为是。在这样做时，它示出的手征电荷的低温降低与Skyrmion配置文件的变化，而不是Skyrmion破坏。在较高的温度下，六重对称性的丧失与破坏六方堆积的细长Skyrmions的出现有关。
2012-09-04 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Mechanism of unconventional superconductivity induced by skyrmion excitations in two-dimensional strongly-correlated electron systems
提出了二维强关联电子系统中非常规超导的一种机制。本文考虑二维近藤晶格系统或双交换系统，其中自旋轨道耦合是由平面的屈曲引起的。我们证明了在描述局域自旋相位涨落的规范场中引入了陈-西蒙斯项。通过诱导的Chern-Simons项，载流子的行为类似于skyrmion激发，导致载流子掺杂破坏磁长程序。载流子掺杂破坏了磁长程序后，Chern-Simons项起主导作用，Skyrmion之间的吸引作用导致了非常规的超导电性。对于局域自旋之间的铁磁相互作用的情况下，库珀对的对称性是p波（$p_x \pm ip_y$）。对于局域自旋之间的反铁磁相互作用，库珀对的对称性是d波（$d_{x^2-y^2}$）。讨论了在各种体系中的应用，特别是高$T_c$铜酸盐。
2001-12-20 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Engineered Chiral Skyrmion and Skyrmionium States by the Gradient of Curvature
纳米曲率磁体可以支持稳定在局部曲率的磁性skyrmion，而没有任何内在的手性相互作用。在这里，我们提出了一种新的机制，稳定手征Néel skyrmion态依赖于\textit{gradient}的曲率。我们说明我们的方法与一个例子的磁性薄膜与垂直磁各向异性形状为圆形压痕。我们发现，除了拓扑平凡的基态，有两个Skyrmion态的缠绕数$\pm 1$和一个Skyrmionium态的缠绕数$0$。这些手性状态是由于在弯曲的纳米压痕由于曲率引起的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的空间不均匀性的手性磁畴壁的钉扎而形成的。后者是由于弯曲处的局部曲率的梯度而出现的。虽然skyrmion的手性是由当地的曲率的符号，其半径可以在很宽的范围内变化，通过工程的弯曲相对于纳米压痕的中心的位置。我们提出了一个通用的方法，它使一个减少磁问题的任何表面的旋转到共同的平面问题，通过适当的修改常数的各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。
2018-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Creation of Skyrmions by Electric Field on Chiral-Lattice Magnetic Insulators
我们从理论上提出，利用非共线Skyrmion自旋和电极化的强度之间的耦合，通过电极尖端施加电场，可以在几纳秒内在手性晶格磁性绝缘体薄膜样品上电学产生磁性Skyrmion，即以量子化拓扑数为特征的纳米自旋涡旋.这一发现将为利用多铁性Skyrmions作为低能耗磁存储器件的信息载体而没有焦耳热能量损失铺平道路。
2015-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theory of magnon-skyrmion scattering in chiral magnets
本文从理论上研究了具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手征磁体中存在单个Skyrmion时的磁振子动力学。我们表明，通过微磁模拟的散射过程的磁振子的skyrmion可以清楚地定义，虽然都起源于共同的自旋。我们发现：（i）磁振子被skyrmion偏转，由于拓扑结构的有效磁场，角度强烈依赖于磁振子波数;（ii）skyrmion运动是由磁振子散射驱动的，通过磁振子和skyrmion之间的动量交换：总动量守恒。这表明，skyrmion有一个明确的，虽然高度非牛顿的动量。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Chiral Skyrmionic matter in non-centrosymmetric magnets
二十多年前，人们就预测了具有固定旋转方向和纳米尺寸的轴对称磁弦（手征磁涡旋或Skyrmions）存在于一大群非中心对称晶体中。最近，在立方螺旋磁晶（Fe，Co）Si薄层中直接观察到了这些异常的磁态。在这份报告中，我们应用我们以前的理论研究结果，审查的主要性质的手性Skyrmions，阐明其物理性质，并分析这些最近的实验结果的磁场驱动的演化的Skyrmions和螺旋体的手性helimagnets。
2010-09-24 cond-mat.stat-mech 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
Driven skyrmions and dynamical transitions in chiral magnets
研究了自旋极化电流作用下手征磁体中Skyrmion的动力学行为。Skyrmions在铁磁背景中的运动激发自旋波，并有助于额外的阻尼。在大电流下，自旋波谱变得无隙，并且从铁磁态动态地产生skyrmions。在更高的电流下，这些skyrmions由于阻尼而强烈变形，并且在阈值电流下变得不稳定，导致手性液体。我们展示了如何通过增加磁螺旋状态下的电流来创建skyrmions。然后，我们构建了一个动态相图的手征磁铁与电流。不同状态之间的不稳定性转换可以观察到实验上明确的签名在运输测量，如跳跃和滞后。
2013-05-13 cond-mat.str-el nlin.PS
Mechanisms for Magnetic Skyrmion Catalysis and Topological Superconductivity
我们提出了一种替代路线，以稳定磁skyrmion纹理，不需要Dzyaloshinkiii-Moriya相互作用，磁各向异性，或外部塞曼场。相反，它仅仅依赖于系统基态通量的出现。我们讨论的情况下，导致一个非零通量，并确定磁skyrmion基态，成为可访问的存在。此外，我们探讨了当两种类型的磁性skyrmion晶体共存的配对间隙的拓扑晶体绝缘体的表面态的手征超导体。我们的工作以最小的方式为工程拓扑超导性开辟了前景，并有望挖掘出功能拓扑材料和设备，这些材料和设备可能比目前探索的skyrmion-Majorana平台更适合静电控制。
2023-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Skyrmion Lattice in a Chiral Magnet
Skyrmions代表具有粒子性质的拓扑稳定场配置。我们用中子散射观察到自发形成的二维晶格的Skyrmion线，一种类型的磁涡旋，在手性巡回电子磁体MnSi。无论磁场相对于原子晶格的方向如何，skyrmion晶格稳定在顺磁性和垂直于小的施加磁场的长程螺旋磁有序之间的边界处。我们的研究实验建立磁性材料缺乏反演对称性作为一个舞台的新形式的晶体秩序组成的拓扑稳定的自旋状态。
2009-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Chiral skyrmion states in non-centrosymmetric magnets
非中心对称磁性晶体中存在手性Skyrmion态，这是由于不对称交换Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用破坏了均匀的磁性状态，通常导致扭曲的无公度磁性自旋结构。最近，在具有非中心对称立方B20晶体结构的手征螺旋磁体的磁性层中观察到了Skyrmion晶格和自由Skyrmion。这些态的稳定性和它们的变换性质令人印象深刻地说明了理论预测的这些手性二维局域自旋态的孤子性质。本文主要研究了六角Skyrmion晶格中立方螺旋磁网的数值严格解。它证明和扩展以前的近似解决方案，使用圆细胞近似（CCA）的计算的自由能的Skyrmion晶格。本文的理论结果提供了一个全面的描述skyrmion晶格演化中施加的磁场和/或在存在单轴，立方和交换各向异性。本文将磁化强度固定模量M=常数的低温唯象理论应用于手征磁体的磁态。
2014-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Emergence of skyrmion lattices and bimerons in diluted chiral magnetic thin films
Skyrmions是一种拓扑保护的场结构，具有类似粒子的性质，在各个科学领域中发挥着重要作用。最近，Skyrmions已被直接观察到手征磁铁。在这里，我们调查的影响，不同的初始状态（随机或螺旋状态）和skyrmion晶体的形成在一个离散的晶格上的doppler杂质（结构点状缺陷）。通过第一性原理计算和Monte Carlo技术，我们已经表明，即使是一个很小的比例的自旋空位存在于手性磁性薄膜影响相当大的skyrmion秩序。杂质的主要效应与热效应有些相似。这些自旋空位的存在也诱导了螺旋态和skyrmion态的致密重子（双重子）的形成。我们还研究了相邻的杂质只产生一个孔（几乎是圆形的形状）故意插入板（形成一个非简单连接的歧管）上的skyrmion晶体的影响。
2013-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion fluid and bimeron glass protected by a chiral spin liquid on a kagome lattice
Skyrmions从基础和技术的角度来看都很有趣，因为它们有可能作为信息载体。但一个挑战涉及它们的操纵，特别是在高温下，热波动最终会使它们解体。在这里，我们研究了Skyrmions和手性自旋液体之间的竞争，使用后者作为熵缓冲施加准真空的Skyrmions。结果，温度变成了一个旋钮，将skyrmion密度从稠密的液体调整到稀释的气体，保护每个skyrmion的完整性免受顺磁衰变。有了这个额外的旋钮在手，我们发现在高场的拓扑自旋玻璃的零维和一维拓扑缺陷（分别）。skyrmions和bimerons）。
2023-02-07 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Quantum Dynamics of Skyrmions in Chiral Magnets
我们研究了Skyrmion在手征磁性绝缘体中的量子传输，通过将微磁运动方程推广到有限温度的路径积分形式，使用场论工具。将Skyrmion的中心提升为动力学量，Skyrmion组态周围的涨落引起Skyrmion运动的时间依赖性阻尼。从阻尼核的频率依赖性，我们能够识别Skyrmion质量，从而提供了一个微观的描述Skyrmion的运动学性质。当存在缺陷或施加磁阱时，即使在极小的温度下，Skyrmion质量也会获得与有效自旋成比例的有限值。我们证明了一个Skyrmion在一个磁阱提供的约束几何行为作为一个大质量的粒子，由于其准一维的限制。一个额外的量子质量项的预测，独立的有效自旋，具有明确的温度依赖性，即使在零温度下仍然有限。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dynamics of skyrmions in chiral magnets: dynamic phase transitions and equation of motion
研究了Skyrmions在金属手征磁体中的动力学行为。首先，我们表明，skyrmions可以动态地创建不稳定的铁磁背景状态通过自旋极化电流。然后，我们把skyrmions作为刚性粒子，并推导出相应的运动方程。Skyrmions的动力学是由马格努斯力主导的，这解释了在实验中观察到的Skyrmions的弱钉扎。最后讨论了Skyrmions的量子运动。
2014-01-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el nlin.PS
Interaction of Skyrmions and Pearl Vortices in Superconductor-Chiral Ferromagnet Heterostructures
我们研究了一种在手征铁磁体内部含有磁性Skyrmions（Sk）的混合异质结构，手征铁磁体通过绝缘势垒与薄超导膜连接。势垒阻止超导体和手性磁体之间的电子输运，使得耦合只能通过这些材料产生的磁场发生。我们发现珍珠涡旋（PV）在Skyrmion半径内自发产生，而反珍珠涡旋（\(\overline{\mathrm{PV}}\)）补偿珍珠涡旋的磁矩在Sk半径外产生，形成一个能量稳定的拓扑混合结构.最后，我们分析了skyrmion和vortex晶格的相互作用以及它们之间的相互反馈。特别是，我们认为，的skyrmions的大小将受到很大的影响的涡旋的存在提供了另一个前景操纵skyrmionic大小接近超导体。
2019-03-01 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Charged Skyrmions and Topological Origin of Superconductivity in Magic Angle Graphene
自发对称性破缺在物理学的许多领域起着关键作用，它产生了从固体中的声模到核物理中的π介子的各种激发。同样重要的激发是孤子，对称性破缺场的非线性结构，它可以像核力的Skyrme模型那样享有特殊的稳定性。在这里，我们认为类似的模型可以描述魔角石墨烯，这是一种非凡的新材料。当两片石墨烯之间的夹角接近$\sim 1^\circ$的魔角时，观察到绝缘行为，这在改变电子密度时让位于超导性。我们提出了一个统一的描述的顺序下的绝缘体以及超导体。虽然对称性破缺凝聚导致有序相，拓扑孤子的凝聚- skyrmions -被证明是玻色子，携带的电荷的2 e。skyrmions的凝聚导致超导体，其配对强度，对称性和其他性质被推断出来。更一般地说，我们展示了拓扑结构如何减轻库仑排斥对电子，并提供了一个新的路线超导。我们的机制可能适用于更广泛的系统类别，但关键是调用某些关键成分，如魔角石墨烯中存在的反转对称性。我们讨论了这些见解如何不仅澄清了为什么某些相关的莫尔材料不超导，他们还指出了有前途的新平台，预计强大的超导性。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Mesoscale phase separation of skyrmion-vortex matter in chiral magnet-superconductor heterostructures
本文从理论上研究了超导体-手征磁体双层膜中多个磁skyrmions与多个超导涡旋相互作用的平衡位形。我们发现，在这个系统中的旋涡和skyrmions混溶混合物打破了在一个特定的波数足够强的耦合，给地方显着不同的介观模式：凝胶，条纹，集群，夹层条纹和复合凝胶集群结构。我们还表明，通过适当的参数选择，可以热调谐均匀和密度调制相之间。
2021-12-30 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Skyrmions and antiskyrmions in monoaxial chiral magnets
本研究揭示单轴手性磁体中斯格明子与反斯格明子可作为等能、相反拓扑电荷的亚稳二维孤子共存，并可借助外场频率调控其运动。
2023-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-wave spectroscopy on Dzyaloshinskii-Moriya interaction in room-temperature chiral magnets hosting skyrmions
本文研究了室温附近可容纳磁skyrmion的手征磁体FeGe和Co-Zn-Mn合金的自旋波传播特性。基于反向传播自旋波之间的频移，直接计算了Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的大小和符号。所得到的磁性参数定量地解释了skyrmion的大小和螺旋度以及它们的材料变化，证明了DM相互作用在这类室温手性磁体中skyrmion的形成中起着决定性的作用。因此，自旋波传播光谱可以成为研究体相单相化合物中DM相互作用的有效工具。我们的研究结果也证明了在室温下基于手性晶体结构的自旋波二极管的功能。
2017-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theoretically proposed controlled creation of Bloch-type skyrmions with spin-orbit torque in a chiral-ferromagnet/heavy-metal heterojunction
本文从理论上阐明传统磁性双层异质结构中自旋轨道矩产生斯格明子困难的原因，提出采用手性铁磁层承载Bloch型斯格明子的方案，并通过微磁学模拟证明垂直自旋流可可控产生Bloch型斯格明子，为斯格明子自旋电子器件提供新平台。
2025-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A Snapshot Review -- Fluctuations in Quantum Materials: From Skyrmions to Superconductivity
通过直接测量线性响应函数，例如动态磁化率，可以了解基本的材料特性。然而，通过研究波动可以提供一个新的视角。这可以通过波动耗散定理与动态磁化率联系起来，该定理将系统中的波动与其响应联系起来，这是访问材料物理学的另一种途径。在这里，我们描述了一种用于材料表征的新的X射线工具，它将提供一个利用这一定理揭示量子材料中新物理的机会。我们提供的方法的细节，并讨论了必要的分析技术，以利用潜力，探索一个未知的相空间区域。其次是拓扑手性磁体的最新结果，以及目前正在进行的工作的讨论。我们提供了一个未来的测量计划在非常规超导工作的角度。
2021-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interaction of Individual Skyrmions in Nanostructured Cubic Chiral Magnet
我们报告的直接证据的磁场依赖性字符之间的相互作用，以及在B20型FeGe纳米条纹的Skyrmions和边缘之间的高分辨率洛伦兹透射电子显微镜观察。结果表明，当外加磁场超过一定的临界值时，这种长程Skyrmion相互作用的性质由吸引变为排斥。实验测得的平衡skyrmion间和skyrmion边缘的距离作为施加磁场的函数显示定量协议与微磁模拟的结果。详细讨论了退磁场的重要作用和三维磁skyrmions的内部对称性。
2018-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum motion and level quantization of a skyrmion in a pinning potential in chiral magnets
在没有空间反演对称性的手征磁体中，实验上观察到一种新的拓扑激发--Skyrmion。Skyrmion的动力学等价于电子在强磁场中的运动。由于skyrmion涉及大量的自旋，因此不清楚是否存在可观察到的量子效应。在这项工作中，我们研究了skyrmion的量子动力学钉扎势。在没有钉扎势的情况下，由于自旋的Berry相产生的强出射磁场，skyrmion进行回旋运动，并且所有skyrmion占据最低的朗道能级。当不施加驱动力时，它们的波函数强烈地局域在半径小于$1\ Å$的区域内。因此，在大多数情况下，skyrmion的量子效应是微弱的。在存在钉扎势的情况下，Skyrmions的最低朗道能级被分裂成量子化能级，其特征在于轨道矩。量子化能级间的跃迁可以通过低温微波吸收测量实验观察到。量子效应对于小尺寸的skyrmion更为显著，这在具有大的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的磁体中可以实现.
2013-08-13 cond-mat.str-el nlin.PS
Surface twist instabilities and skyrmion states in chiral ferromagnets
在外延MnSi/Si（111）膜中，由于形成具有垂直于膜表面的传播方向的特定表面手性调制，从未达到面内磁化饱和[Wilson等人，Phys.Rev.B88，214420（2013）]。在本文中，我们表明，这种手征表面扭曲的发生是一个普遍的效果归因于所有的块体和约束磁性晶体缺乏反演对称性。我们目前的实验研究，这一现象在纳米层的MnSi/Si（111）的支持下，在标准的唯象模型的详细理论分析。在具有内在或诱导手性的磁性纳米层中，这种表面诱导的不稳定性成为相当大的影响，并在skyrmion晶格和其他非平凡手性调制的形成中起着至关重要的作用。
2014-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Particle model for skyrmions in metallic chiral magnets: dynamics, pinning and creep
最近在某些没有空间反转对称性的手性磁性材料中发现了称为skyrmions的自旋织构，并且由于其在自旋电子学中的应用前景而引起了极大的关注，因为仅需要低的外加电流来驱动它们的运动。当一个传导电子在Skyrmion周围运动时，它的自旋被自旋织构完全极化，并获得一个量子化的相位;因此，Skyrmion产生一个涌现的电动力学，反过来又决定了Skyrmion的运动，并产生一个有限的霍尔角。虽然Skyrmions表现为粒子，但迄今为止还没有粒子级的动力学描述。这样的模型将对从理论分析和计算建模上理解skyrmion动力学产生巨大的影响。本文从微观连续介质模型出发，导出了体系的运动方程，得到了skyrmions之间的短程相互作用以及skyrmions与缺陷之间的相互作用。由于潜在的新兴电磁场，Skyrmions还经历垂直于其速度的马格努斯力。我们验证了运动方程通过研究使用粒子和连续介质模型的脱钉过渡。通过使用粒子描述，我们解释了最近的实验观察到的旋转的skyrmion晶格中存在的温度梯度。我们还预测了skyrmions在钉扎势中的量子和热蠕变运动。
2013-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion Control of Majorana States in Planar Josephson Junctions
平面约瑟夫森结提供了一个多功能的平台，替代基于几何形状的马约拉纳束缚态的产生，由于拓扑超导性的附加相位可调谐性。在二维电子气中，手征磁性和超导性的邻近感应显示出操纵拓扑超导性的显著前景。在这里，我们考虑一个约瑟夫森结涉及的skyrmion晶体，并表明手性磁性的skyrmion可以创建和控制的马约拉纳束缚态，而不需要一个内在的Rashba自旋轨道耦合。有趣的是，在我们的几何中的Majorana束缚态在结处的零相位差处被鲁棒地实现。skyrmion半径，外部可调的磁场或磁各向异性，带来了独特的控制功能的马约拉纳束缚态。
2021-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Emergent electrodynamics of skyrmions in a chiral magnet
当一个电子在一个平滑变化的非共线磁结构中运动时，它的自旋取向不断地适应，从而感应出作用在磁结构和电子上的力，这些力可以用涌现电动力学的电场和磁场来描述。所谓的skyrmions的拓扑量化缠绕数，即，最近在手征磁体中发现的某些磁旋在理论上被预测为每个Skyrmion恰好感应出一个量子的出射磁通量。因此，一个运动的skyrmion预计将感应出一个符合法拉第感应定律的新兴电场，法拉第感应定律继承了这种拓扑量子化。在这里，我们报告的霍尔效应测量，建立定量预测的紧急电动力学。这使得我们能够获得在只有10^6 A/m^2的超低电流密度下Skyrmion与杂质脱钉的定量证据，以及它们随后的运动。非常小的电流密度和简单的传输测量相结合，提供了基本的见解之间的联系，涌现和真正的电动力学的skyrmions在手性磁体，并承诺是重要的应用程序在长期的。
2012-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Solid--liquid transition of skyrmions in a two-dimensional chiral magnet
研究了二维海森堡手征磁体中具有双轴Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的Skyrmions的熔化。这些拓扑激发可以在零温度下形成具有长程位置有序的三角形晶体。然而，我们使用大规模的蒙特卡罗模拟，在小的有限温度下，skyrmions，而形成一个典型的二维固体：位置的相关性衰减与距离的幂律，而取向的相关性仍然有限。在更高的温度下，我们观察到一个直接的过渡，从这个二维固体到液体的短程相关。这不同于一般的二维均匀颗粒系统，其中在固体和液体之间实现六角相。
2017-10-30 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Enhanced Stability of Skyrmions in Two-Dimensional Chiral Magnets with Rashba Spin-Orbit Coupling
最近的发展导致了三维（3D）手性磁体中skyrmions活动的爆炸。实验已经直接探测了这些拓扑自旋纹理，揭示了它们的非平凡性质，并为新的应用提出了建议。然而，在3D中，skyrmion晶体相仅在温度场相图的狭窄区域中观察到。我们在这里表明，使用基于对称性的一般分析，skyrmions更容易稳定在二维（2D）系统与Rashba自旋轨道耦合。这种增强的稳定性产生于场和易平面磁各向异性之间的竞争，并导致skyrmions核心中拓扑电荷密度的非平凡结构。我们进一步表明，在磁交换的各种微观模型中，所需的易平面各向异性自然产生于相同的自旋-轨道耦合，这是负责手性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。我们的研究结果是特别感兴趣的二维材料，如薄膜，表面和氧化物界面，打破表面反演对称性和Rashba自旋轨道耦合自然导致手性交换和易平面罗盘各向异性。我们的理论为二维磁性材料在大范围磁场下稳定skyrmions的实验研究提供了明确的方向。
2014-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Compact Skyrmions, Merons and Bimerons in Thin Chiral Magnetic Films
一个meron是一个有争议的拓扑激发，因为它只携带一半的拓扑电荷单位。我们给出了一个反例，研究了二维非线性西格玛模型和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，其中拓扑激发是merons，bimerons和skyrmions.它们的行为就像自由粒子一样，因为它们是电中性的。一个突出的特点是拓扑电荷密度被严格限制在紧凑的领域。我们提出了一种分析方法，这些紧凑的激发，并构建了相图。它是由螺旋，meron，skyrmion晶体，skyrmion气体和铁磁相。它很好地解释了最近在MnSi和FeCoSi薄膜等手征磁体中的实验数据，证实了merons确实是系统中的基本拓扑激发。
2010-10-20 cond-mat.str-el hep-th
Charge pairing and superconductivity in high-Tc cuprate superconductors
我们提出了一个高Tc超导体的模型，其中包括Cu++磁性离子的自旋波动和O-掺杂的空穴（自旋子）的自旋。掺杂剂（holon）的电荷与Cu++自旋背景的量子skyrmion激发有关。量子skyrmion有效相互作用势作为掺杂和温度的函数进行评估，表明库珀对的形成是由这两种类型的自旋涨落之间的竞争。超导转变发生在有效势允许Skyrmion束缚态时。我们对LSCO和YBCO超导相图的理论预测与实验符合得很好。
2001-11-10 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Skyrmion-(Anti)Vortex Coupling in a Chiral Magnet-Superconductor Heterostructure
本文报道了[IrFeCoPt]/Nb异质结中手征磁性与超导电性的耦合实验。半径约为50 nm的skyrmions的杂散场足以在25 nm的Nb膜中形成反晶格，通过模拟证实了磁化，临界电流和通量动力学的独特特征。我们还检测到一个热调谐Rashba-Edelstein交换耦合在孤立的skyrmion阶段。这种强相互作用的skyrmion-（反）涡旋系统的实现开辟了一条通往可控拓扑混合材料的道路，迄今为止还无法实现。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Edge instability in a chiral stripe domain under an electric current and skyrmion generation
受最近通过在电流驱动下切割手性条纹畴产生skyrmion的实验观察的启发[Jiang { \emph{et al.} }，Science { \bf{349} }，283（2015）]，我们通过模拟条纹畴的动力学来研究skyrmion产生的机制。我们的skyrmion生成理论是基于这样一个事实，即有两个半skyrmion连接到一个条纹域的两端。这些半skyrmion移动由于skyrmion拓扑电荷和电流之间的耦合。因此，条纹畴根据半skyrmions的运动方向而弯曲或拉伸。对于大电流，skyrmions是通过强烈的弯曲或拉伸切断条纹域而产生的。我们的理论为实验提供了解释，并得到了新实验的支持。此外，我们预测，skyrmions也可以产生使用布洛赫条纹域下的自旋转移力矩，可以实现在B20化合物。
2016-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el nlin.PS
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
Magnetic skyrmions, chiral kinks and holomorphic functions
我们提出了一种新的方法来理解磁skyrmion解决方案的非凡多样性。我们的方法结合了一个新的分类方案，有效的分析和数值方法。我们引入手征扭结的概念来解释自旋纹理中不利的手征性区域，并将二维磁skyrmions进行这种手征扭结的封闭畴壁进行分类。特别是，我们表明，磁skyrmions的拓扑电荷可以表示在组成封闭的畴壁和手征扭结。我们的分类方案的指导下，我们提出了一种方法，用于创建迄今未知的磁skyrmions，其中涉及制定的全纯函数和随后的数值能量最小化的初始自旋配置。我们数值研究的稳定性所产生的磁skyrmions的外部场和各向异性参数的范围内，并提供定量估计的稳定范围为整个各种skyrmions扭结。我们表明，限制这一范围内的参数可以很好地描述在特定的skyrmion解决方案和孤立的条纹与手性扭结的相对能量。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Chiral Edge Currents for ac Driven Skyrmions in Confined Pinning Geometries
本研究证明在受限钉扎几何中，交流驱动的斯格明子晶格在弱钉扎通道边缘产生由跳跃轨道承载的手性边缘电流，其大小可通过驱动参数调控，且对无序具有鲁棒性，为控制斯格明子运动提供了新方法。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Phase-Space Berry Phases in Chiral Magnets: Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and the Charge of Skyrmions
电子在相空间x=（R，k）中的半经典运动受到由6分量矢量势A=（A^R，A^k）描述的Berry相的影响。在手性磁体中，Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用诱导缓慢变化的磁纹理（螺旋和skyrmion晶格），其中A的所有分量都很重要，有效地诱导混合位置和动量空间中的曲率。我们表明，光滑的纹理和弱自旋-轨道耦合相空间的Berry曲率确定DM相互作用，并给予重要的贡献的电荷。用从头算方法计算了MnSi中DM相互作用的强度，并估算了Skyrmions的电荷。
2013-09-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Embedded skyrmion bags in thin films of chiral magnets
本研究利用洛伦兹透射电子显微镜，在B20型FeGe薄板中证实了嵌入斯格明子晶格的斯格明子袋在零或反向磁场下仍具非凡稳定性，并提供了成核方案，确立了该体系探索拓扑磁性孤子的平台地位。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Internal modes of a skyrmion in the ferromagnetic background in chiral magnets
最近在某些没有反转对称性的手征磁体中观察到了一种称为Skyrmion的自旋织构。所观察到的skyrmions是具有10 nm至100 nm的典型线性尺寸的扩展对象，其包含$10^3$至$10^5$自旋，并且可以响应于外部扰动而变形。弱形变的特征是内模集中在Skyrmion中心附近。内部模式的知识是至关重要的，以评估这些拓扑结构的稳定性和刚性。本文通过对动力学矩阵的数值对角化，计算了铁磁背景态下Skyrmion的内模。我们发现了磁振子连续谱下的几种内模，如对应于平移运动的模，以及不同种类的呼吸模。对于较低的磁场，内部模式的数量较大。事实上，几种模式在低场区域变得无隙，表明单个Skyrmion解决方案变得不稳定，尽管Skyrmion晶格是稳定的。另一方面，在高磁场下，只有三个内部模式存在，即使在更高的磁场下，当铁磁态是双稳态时，Skyrmion也是稳定的。我们还表明，平面外的易轴各向异性的存在下稳定的单skyrmion解决方案。最后，我们讨论了这些内部模式的阻尼和可能的实验观察的影响。
2014-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el nlin.PS
