Extended elliptic skyrmion gratings in epitaxial MnSi thin films
详细研究了外延MnSi薄膜的磁化过程，发现在薄膜平面内存在椭圆形畸变的Skyrmion弦。我们提供的证据表明，单轴各向异性稳定这种状态的磁相图的扩展区域。一阶相变级联的理论分析是基于竞争手征调制的严格数值计算，这表明存在螺旋面，椭圆skyrmions，锥相。
2012-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Robust formation of skyrmions and topological Hall effect in epitaxial thin films of MnSi
研究了在Si（111）衬底上生长的B_（20）型MnSi外延薄膜的磁输运性质。洛伦兹透射电子显微镜（TEM）图像和拓扑霍尔效应（THE）都清楚地指出了在宽的温度-磁场区域内skyrmions的稳健形成。新的功能不同的散装MnSi的观察外延MnSi薄膜：一个较短的（近一半）周期的自旋螺旋和skyrmions，和相反的符号的THE。这些观察结果表明，skyrmion引起的THE的多功能超出了目前的理解。
2012-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Fluctuations and Correlations in MnSi - Evidence for a Skyrmion Spin Liquid Phase
我们提出了一个全面的分析高分辨率中子散射数据，涉及中子自旋回波光谱和球偏振，证实了一阶性质的螺旋过渡，并揭示了一个新的自旋液体skyrmion相的存在。类似于液晶的蓝相，该相出现在低温螺旋相和高温顺磁相之间的非常窄的温度范围内。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Direction-Dependent Stability of skyrmion lattice in helimagnets induced by Exchange Anisotropy
交换各向异性为非中心对称大块手征磁体中Skyrmion晶格相的稳定性提供了方向依赖机制。基于Skyrmion晶格的傅立叶表示，我们解释了方向依赖的温度-磁场相图的块状MnSi通过一个唯象的平均场模型，包括交换各向异性。通过与实验结果的定量比较，我们澄清了体MnSi中skyrmion晶格相的稳定性是由负交换各向异性和热涨落的综合作用决定的。详细讨论了交换各向异性和傅里叶表示阶数对Skyrmion晶格平衡性质的影响。
2018-08-15 cond-mat.mes-hall
Deformation of the Magnetic Skyrmion Lattice in MnSi under Electric Current Flow
利用小角中子散射（SANS）研究了电流作用下块状单晶硅锰中磁skyrmion晶格的形变。当电流密度大于阈值j_t ~ 1 MA/m^2（10^6 A/m^2）时，在SANS图中观察到skyrmion晶格反射峰显著加宽。我们表明，这种峰展宽起源于空间不均匀旋转的skyrmion晶格，与反向旋转的意义上观察到的相对样品边缘对齐的方向的电流。即使在关闭电流之后，峰加宽（以及相应的斯基尔米恩晶格旋转）仍然是有限的。这些结果表明，电流流动下的skyrmion晶格经历显着的摩擦样品边缘附近，和塑性形变由于钉扎效应，这些都是重要的因素，必须考虑的预期skyrmion为基础的应用在纳米级的手性磁体。
2018-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Hall effect in the A-phase of MnSi
最近的小角中子散射表明，MnSi的A相中的自旋结构是所谓的三重$Q$态，即，120度以下的三个螺旋的叠加。模型计算表明，这种结构实际上是所谓的skyrmions的晶格，即，自旋结构中拓扑稳定的结的晶格。我们报告了一个独特的额外贡献的霍尔效应的温度和磁场范围内的建议skyrmion晶格，这样的贡献是既没有看到也没有预期的正常螺旋状态。我们的霍尔效应测量构成了一个拓扑量子化的Berry相，确定自旋结构中看到的中子散射作为建议的skyrmion晶格的直接观察。
2009-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
MnSi-nanostructures obtained from thin films: magnetotransport and Hall effect
本文比较研究了体相、薄膜和纳米结构MnSi的磁输运特性，包括霍尔效应。为了将我们的结果与已发表的数据相关联，我们对材料进行了广泛的表征，从而建立了相对良好的样品质量。我们的分析表明，特别是对于薄膜和纳米结构的材料，有外在和内在的贡献的电子输运性质，通过建模的数据，我们分离出来。最后，我们讨论了我们的霍尔效应数据的纳米结构的MnSi下考虑的外部贡献和相对于在skyrmionic相的拓扑霍尔效应的检测的问题。
2018-02-05 cond-mat.mes-hall
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
Reciprocal space mapping of magnetic order in thick epitaxial MnSi films
本文报道了在厚膜极限条件下，用掠入射小角中子散射（GISANS）和互补离镜面中子反射（OSR）测量了Si（111）上外延MnSi单晶薄膜的磁序。GISANS和OSR提供了一种直接倒易空间映射的方法，揭示了在平行和垂直于薄膜的磁场下垂直于薄膜的磁调制，其中额外的极化中子反射计（PNR）和磁化测量与文献非常一致。无论磁场方向如何，我们的数据并不表明存在更复杂的自旋纹理，特别是形成skyrmions。这种观察建立了一个明显的差异，在垂直场下，其中skyrmion晶格占主导地位的相图与块状样品的类似厚度的MnSi。扩展的X射线吸收精细结构测量表明，小位移的Si位置内的未应变的晶胞控制的磁状态，代表薄膜和薄的散装样品之间的主要区别。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Skyrmion instabilities and distorted spiral states in a frustrated chiral magnet
磁skyrmion是最近产生的兴趣作为候选人的未来自旋电子器件的skyrmion小尺寸，增强的拓扑稳定性，和/或相互作用的粒子状的拓扑激发。在这里，我们研究孤立的skyrmions在一个沮丧的手征磁铁与竞争Dzyaloshinskiii-Moriya和沮丧的交换相互作用的性质。我们表明，skyrmion的大小急剧下降，即使是小值的竞争稳定机制。Skyrmion相互作用仍然吸引，因为是固有的挫折skyrmion，但值的Dzyaloshinskii常数调节的相互作用潜力的最小值的数量。此外，所构建的相图手性helimagnet包含一个扭曲的螺旋状态，可以被认为是螺旋和圆锥形的一维调制之间的缓冲区。所阐述的概念可以进一步增强自旋电子器件的功能。特别是，相对于锥形状态的skyrmions的受控不稳定性允许获得双分子状结构。此外，我们的结果提供了物理洞察的手征状态的磁系统，例如，在MnSi $_{1-x}$ Ge $_x$中。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall
Slow steady flow of a skyrmion lattice in a confined geometry probed by resistance narrow-band noise
利用电阻涨落谱，我们观察到电流感生窄带噪声（NBN）的磁性skyrmion晶格相的微米尺寸的MnSi。只有当电流密度超过阈值时，NBN才会出现，这表明电流驱动的Skyrmion晶格运动触发了NBN。在$\sim$ 10 $^{9}$ A/m $^{2}$时，观测到的NBN频率为10-10 $^4$ Hz，这意味着Skyrmion稳态流速为1-100 $μ$ m/s，比以前报道的慢3-5个数量级。的NBN频率的温度演变表明，稳定的流动需要热激活过程，这是最有可能的，由于skyrmion创建和湮灭在样品边缘。我们考虑边界效应的数值模拟定性地支持了这种情况，这表明边缘限制了skyrmions的稳定流动，特别是在低温下。我们讨论了一种机制，大大减缓了skyrmion稳定流在微加工标本。
2020-04-15 cond-mat.mes-hall
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
Field and anisotropy driven transformations of spin spirals in cubic skyrmion hosts
我们讨论了体手性磁体如MnSi和Cu $_2$ OSeO $_3$中螺旋态的独特特征，这些特征源于立方磁晶各向异性的影响。首先，在螺旋到圆锥和圆锥到铁磁的转变中，分别发生在H $_{c1}$和H $_{c2}$，立方各向异性导致螺旋波矢量的可逆或不可逆的跳跃式重新取向。易和硬各向异性轴之间的微妙的相互作用引起的椭圆扭曲的锥形状态之间的相变几乎没有任何可检测到的周期变化。我们发现，在现场立方和交换各向异性项之间的竞争也可以导致斜螺旋状态。我们的工作为进一步的实验研究提供了明确的方向，以揭示理论预测的螺旋态在立方helimagnets超出上述既定的状态，因此，可以帮助理解这些原型skyrmion主机的磁相图。此外，我们发现，孤立的skyrmion的属性，如skyrmion间的吸引力，取向和/或成核也植根于主机螺旋状态的属性，其中skyrmion是稳定的。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall
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
Observation of magnetic skyrmions in unpatterned symmetric multilayers at room temperature and zero magnetic field
磁性Skyrmions由于其小尺寸和拓扑保护结构，是下一代自旋电子器件的有希望的候选者。在应用中使用这些磁状态的一个挑战在于控制通常需要外力的成核过程和稳定。在这里，我们报告的证据skyrmions在未图案化的对称的Pd/Co/Pd多层膜在室温下，没有事先申请的电流，也没有磁场。通过减小铁磁层间厚度，调谐的物理性质的铁磁/非磁性界面引起的蠕虫状域图案的过渡到孤立的skyrmions所示的磁力显微镜。在直接比较的测量和模拟的skyrmions的大小，定量的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（iqs）的估计，揭示孤立的skyrmions只是稳定在零磁场的iqs值低。我们的研究结果提供了新的见解对使用稳定的skyrmions的室温设备在名义上对称的多层膜。
2018-10-18 cond-mat.mes-hall
Creation,transport and detection of imprinted magnetic solitons stabilized by spin-polarized current
随着最近提出在室温下将skyrmion用于赛道存储器，skyrmionics已成为一个非常有吸引力的领域。然而，对于skyrmions的稳定性，它是必不可少的，将Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（ZH）和面外磁场到系统中。在这项工作中，我们将探索一个没有这些相互作用的系统。首先，我们提出了一种可控的方式来创建磁性skyrmions和skyrmioniums通过纳米图案化的纳米盘与磁涡旋状态的铁磁纳米轨道上的印记。然后，我们调查的印记自旋纹理从下面的纳米盘，以及它的运输所施加的自旋极化电流脉冲在纳米轨道的自旋转移扭矩的分离。运动印迹自旋织构的一个显著特征是其拓扑数Q在平均值Q=0附近振荡，就好像它是Q= +/- 1的skyrmions和Q=0的气泡之间的共振态。我们可以称之为共振磁孤子（RMS）。RMS沿着直线移动，因为它不受Skyrmion霍尔效应的影响。在我们所研究的装置中，采用相同的电极来实现印迹自旋织构的分离及其输运。此外，我们研究了RMS和磁性隧道结传感器之间的相互作用，其中RMS在纳米轨道中的通过可以被很好地检测到。我们的研究结果将有助于开发新的自旋电子器件的基础上可移动的自旋织构。
2017-02-16 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
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
Magneto-Crystalline Composite Topological Defects and Half-Hopfions
本文提出手性磁晶体中斯格明子与孪晶界相交形成的复合拓扑缺陷，并证明其稳定构型为半霍普夫子。
2023-12-28 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Lattice in a Doped Semiconductor
我们报告了一个全面的小角中子散射研究（SANS）的磁相图的杂质半导体Fe_{1-x} Co_{x} Si的x=0.2和0.25。对于平行于中子束的磁场，我们观察到一个六倍的强度模式下的场冷却，这确定了A相的Fe_{1-x} Co_{x} Si作为一个skyrmion晶格。该制度的skyrmion晶格是高度滞后的，并在很宽的温度范围内的程度，与Fe和Co原子的网站无序。我们的研究确定了Fe_{1-x} Co_{x} Si是MnSi之后的第二种材料，其中形成了skyrmion晶格，并确定了skyrmion晶格也可能出现在强杂质半导体中。
2009-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Antiskyrmions stabilized at interfaces by anisotropic Dzyaloshinskii-Moriya interaction
手征磁体是一类新兴的拓扑物质，具有局部化和拓扑保护的涡旋状磁性纹理，称为skyrmions，目前正受到严格审查，作为信息存储和处理的新实体。在这里，在微磁学的水平上，我们严格地表明，手征磁铁不仅主机skyrmions，但也antiskyrmions作为最低能量配置在所有非平凡的同伦类。我们推导出实用的标准，它们的发生和共存的skyrmions，可以满足（110）取向的界面依赖于电子结构。通过密度泛函计算将电子结构与原子自旋晶格模型联系起来，并应用自旋弛豫方法在介观尺度上最小化能量，我们提出了一个在W（110）衬底上生长的双层Fe作为一个实际例子。我们推测，半导体或重金属衬底上生长的磁性薄膜与$C_{2v}$对称性的原型类的材料托管磁性反回旋子。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall
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
Physical foundations and basic properties of magnetic skyrmions
磁skyrmions（或涡旋）是空间不均匀的自旋纹理定位在纳米尺度的圆柱形区域。拓扑保护和小尺寸使得Skyrmions对于自旋拓扑和技术的研究特别有吸引力，其中信息由电子自旋进一步携带到电子电荷或代替电子电荷。尽管在合成轴对称磁skyrmion的材料中取得了成就，可以稳定和表征，但在阐明基本性质方面却有不成比例的进展。《透视》旨在弥合这一差距，并就控制这些磁旋的物理原理提供一个易懂的指南。
2020-08-03 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
Tailoring Magnetic Skyrmions by Geometric Confinement of Magnetic Structures
纳米尺度的磁性skyrmions具有有趣的静态和输运性质，使它们成为未来自旋电子器件的候选者。因此，控制和操纵Skyrmions的大小和行为至关重要。使用Ginzburg-Landau方法，我们从理论上表明，skyrmion和skyrmion晶格可以稳定的单轴磁各向异性的薄膜的中心对称铁磁体的空间调制。值得注意的是，skyrmion的大小是由交换长度和各向异性的空间调制的周期的比率，在方差与常规skyrmion稳定的偶极和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMIs）。
2017-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-Temperature Skyrmions and Spiral Reorientation Processes in Chiral Magnets with Cubic Anisotropy: Guidelines for Bridging Theory and Experiment
本研究通过唯象Dzyaloshinskii框架，揭示了立方各向异性如何稳定低温斯格明子相，并提供了连接理论与实验、估算各向异性常数的指南，为预测其他立方螺旋磁体的斯格明子稳定性奠定基础。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall
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
Rotating skyrmion lattices by spin torques and field or temperature gradients
像MnSi这样的手性磁体形成skyrmion晶格，即磁旋，其对高于临界电流密度jc的小电流j敏感地反应。这些电流与磁场或温度的微小梯度的相互作用可以引起磁图案的旋转，其中j>jc。或者引起高达15度的有限角度的旋转，或者对于更大的梯度，引起具有有限角速度的连续旋转。我们使用Landau-Lifshitz-Gilbert方程扩展额外的阻尼项结合钉扎力的唯象处理，发展相关的旋转力矩的理论。Skyrmion晶格的角分布的实验中子散射数据表明，连续旋转域很容易获得的存在下，非常小的电流和温度梯度。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Shaking and pushing skyrmions: Formation of a non-equilibrium phase with zero critical current
本研究通过在毫秒尺度振荡磁场并施加电流，探索三维手性磁体中斯格明子晶格的动力学行为，发现磁场摇动可使平移临界退钉扎电流消失，形成非平衡新物相。
2025-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hydrogen toggling between Yoshimori spin spirals and elliptical Dzyaloshinskii-Moriya skyrmions in Fe on Ir(110)
本研究提出利用氢吸附调控磁性薄膜自旋织构的策略，在Ir(110)衬底Fe双层膜中实现了交换型自旋螺旋到DM型螺旋的转变，使椭圆斯格明子可在中等磁场下形成，为自旋织构调控提供非易失性多功能平台。
2025-07-11 cond-mat.mes-hall
Skyrmions in square-lattice antiferromagnets
利用蒙特卡罗模拟计算了外磁场中正方晶格二维各向异性反铁磁体的基态，并与理论分析进行了比较。我们发现一个新的相位之间的自旋翻转和螺旋相，表现出强烈的相似性，在铁磁薄膜的skyrmions。我们表明，这一阶段出现的结果之间的竞争塞曼和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用能的磁系统。此外，我们发现，孤立的（反）skyrmions稳定在有限大小的系统，即使在较高的温度。正方晶格反铁磁体中的晶格稳定的skyrmion的存在提供了一种比铁磁体中的skyrmion更有吸引力的数据载体。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall
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
Skyrmionic qubits stabilized by Dzyaloshinskii-Moriya interaction as platforms for qubits and quantum gates
提出基于二维自旋晶格中DMI稳定的斯格明子态实现量子比特的框架，通过精确对角化求解模型，分析两种边界条件下的斯格明子相，实现量子逻辑门并揭示DMI的双重作用，为量子比特提供潜在平台。
2025-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A new class of chiral materials hosting magnetic skyrmions beyond room temperature
Skyrmions是一种具有拓扑结构的涡旋状纳米自旋结构，由于其在电磁响应和自旋电子学中的应用而引起了人们的广泛关注。特别地，具有手性和立方/四方晶体结构的金属磁体可以具有高电势以容纳可以由低电流激励驱动的skyrmion。然而，迄今为止，对于金属手性磁体，特别是MnSi型B20化合物，Skyrmions的实验观察仅限于室温以下。对于技术应用，关键是要超越这一限制。在这里，我们证明了形成的skyrmions具有独特的自旋螺旋在室温和以上的立方手性磁体的家庭：β-Mn型钴锌锰合金与不同的手性空间群的B20化合物。洛伦兹透射电子显微镜（LTEM）、磁化强度和小角中子散射（SANS）测量明确地揭示了在施加磁场（H<~1 kOe）下以薄板（厚度<150 nm）和块状形式形成的skyrmion晶体。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bi-stability of magnetic skyrmions in ultrathin multilayer nanodots induced by magnetostatic interaction
我们报告的模拟结果的磁skyrmion稳定性的双磁性多层纳米点与界面Dzyaloshinskiii-Moriya交换相互作用（ESTA）。我们发现，在存在的横向约束的静磁能显着影响的skyrmion的稳定性，并导致稳定的大半径skyrmion，即使在较低的值的磁感应强度，除了小半径skyrmion稳定的磁感应强度。特别地，在偶极耦合的（Pt/Co/Ir）$_{n}$圆形纳米点中发现具有两个不同半径的skyrmion状态的稳定化（双稳定性），其中单位晶胞的重复数$n$ = 3和5。双稳定性范围位于0.9-1.1 mJ/m $^2$的双稳态强度处或位于2.2-2.6 nm的总Co层厚度处。
2017-08-03 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
Structural transition of skyrmion quasiparticles under compression
外部驱动力和粒子间相互作用的竞争对受限几何中拓扑准粒子的静态和动态性质具有重要影响。在这里，我们研究的动力学粒子的skyrmion下的电流诱导的压缩，skyrmion稳定在一个密闭的空间，并形成一个skyrmion固体。我们发现，纳米尺度的skyrmion的晶格结构转变可以诱导的压缩，这取决于初始的晶格配置和压缩水平。具有强Skyrmion-Skyrmion排斥的Skyrmion固体中的压缩效应可以产生表现出Skyrmion密度突变的波前，该波前可以根据压缩水平通过Skyrmion固体传播。此外，压缩skyrmion固体表面上的skyrmion链只要保持在驱动区域内，就可以沿表面进行快速而稳定的运动。由于Skyrmion-Skyrmion的破坏性碰撞，一些Skyrmion可能会在压缩过程中坍塌，这主要发生在驱动区和压缩区之间的Skyrmion注入边界附近。我们的结果对于理解具有非平凡拓扑的准粒子的压缩物理是有用的。
2022-05-02 cond-mat.mes-hall
Electrical signature of individual magnetic skyrmions in multilayered systems
磁性skyrmions是拓扑保护的旋转自旋纹理，可以稳定在磁性材料中，其中存在手性相互作用。它们有限的尺寸加上它们对外部扰动的鲁棒性，使它们成为新一代存储器和逻辑器件中的最终磁性存储位。尽管在电信号中有许多磁skyrmions签名的例子，但只有低温测量，主要是在具有B20晶体结构的磁性材料中，证明了skyrmions对电输运性质的贡献。利用磁力显微镜（MFM）和霍尔电阻率测量相结合，我们演示了在室温（RT）下多层薄膜中亚100 nm skyrmion的电检测。进一步分析了主要由反常霍尔效应贡献的单个Skyrmion的室温霍尔信号。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall
Sub-20 nm spin textures with arbitrary topological charge stabilized by higher-order interactions
Zhejiang Sci-Tech University（浙江理工大学）
本研究通过第一性原理参数化的原子自旋模型，预测了Janus单层中由高阶自旋相互作用稳定的亚20纳米高拓扑电荷自旋织构，揭示了其成核与稳定机制。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall
Magnetic bimerons as skyrmion analogues in in-plane magnets
磁性双重子是一对两个重子，可以理解为平面内磁化的skyrmion。在这里，我们从理论上预测存在的单一磁性双分子以及双分子晶体，并比较涌现电动力学的双分子与他们的skyrmion类似物。我们表明，双重子晶体可以稳定在阻挫磁铁和分析什么晶体结构可以稳定双重子或双重子晶体通过Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用。我们指出，bimeron晶体，在对比skyrmion晶体，允许检测一个纯粹的拓扑霍尔效应。通过微磁模拟，我们表明，双分子可以被用作位的信息在平面内磁化赛道设备，在那里他们允许电流驱动的运动的扭矩方向，离开skyrmions在平面外的磁铁静止。
2019-03-03 cond-mat.mes-hall
Current-driven skyrmionium in a frustrated magnetic system
磁性Skyrmionium可以作为纳米级非挥发性信息载体，由于其特殊的零拓扑电荷结构，不存在Skyrmion霍尔效应。在这里，我们报告的静态和动态特性的孤立纳米skyrmionium在一个挫折的磁性单层，其中skyrmionium是稳定的竞争相互作用。受抑Skyrmionium具有约$10$ nm的尺寸，其可以通过调谐垂直磁各向异性或磁场来进一步减小。研究发现，在类阻尼自旋轨道力矩的驱动下，纳米尺度的Skyrmionium呈现出良好的布洛赫型螺旋度的定向运动。一个小的驱动电流或磁场可以导致不稳定的Néel型skyrmionium转变为亚稳定的布洛赫型skyrmionium。大的驱动电流会导致布洛赫型Skyrmionium的畸变和坍缩。我们的研究结果是有用的挫折skyrmionium物理的理解，这也提供了指导方针的自旋电子器件的设计基础上的拓扑自旋纹理。
2020-06-26 cond-mat.mes-hall
Theoretical study on stabilization and destabilization of magnetic skyrmions by uniaxial-strain-induced anisotropic Dzyaloshinskii--Moriya interactions
手性晶格铁磁体中的磁skyrmion由于其在自旋电子器件中的潜在应用而引起了人们极大的研究兴趣。然而，它们只出现在一个狭窄的窗口的温度和磁场的散装标本。这种有限的稳定性制度被认为是技术应用的障碍。最近的实验表明，在体相手征晶格铁磁体MnSi [Y]中施加取决于其轴向的单轴应变，可以增强或抑制磁性skyrmions的热力学稳定性。Nii等人，国家通信6，8539（2015），A. Chacon等人，物理修订版信函115，267202（2015）]和Cu 2 OSeO 3 [S. Seki等人，B 96，220404（R）（2017）]。出于这些实验发现，我们从理论上研究了各向异性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的稳定性的磁skyrmions所造成的单轴应变的影响。我们发现，磁skyrmions显着稳定（不稳定）的各向异性DM相互作用的存在下，当外部磁场位于垂直（平行）的各向异性轴，沿DM耦合加强。我们的研究结果完全解释了实验观察到的磁skyrmion的应变诱导的稳定和不稳定，并提供了一个坚实的基础可能应变工程skyrmion为基础的电子器件。
2020-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Cubic magnetic anisotropy in $B$20 magnets: Interplay of anisotropy and magnetic order in Fe$_{1-x}$Co$_{x}$Si
TU Braunschweig（布伦瑞克工业大学）；Hiroshima University（广岛大学）
研究B20磁体中立方磁各向异性与磁序的相互作用，通过角分辨SQUID磁化测量确定Fe$_{1-x}$Co$_{x}$Si中各向异性常数，发现Co浓度影响各向异性强度，低浓度下可稳定低温拓扑相。
2025-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Universality of annihilation barriers of large magnetic skyrmions in chiral and frustrated magnets
磁skyrmions是旋转的磁化，其拓扑绕组数保证稳定的热波动和缺陷。它们只能通过奇异自旋构型衰变。我们分析了两种不同的稳定机制，即，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）和竞争性相互作用。基于我们数值计算的原子晶格上的坍缩路径，我们导出了大Skyrmions的鞍点织构和能垒的解析表达式。经典场论中自旋刚度的符号和四阶导数项的符号决定了鞍点的性质，从而决定了能垒的高度。在最常见的情况下，DMI稳定的skyrmions，正刚度和负四阶项，鞍点能量接近一个通用的上限所描述的有效连续理论。对于通过挫折相互作用稳定的skyrmions，刚度是负的，能量势垒主要来自奇异涡旋配置的核心。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fractional antiferromagnetic skyrmion lattice induced by anisotropic couplings
磁Skyrmions是一种具有纳米级缠绕自旋织构的拓扑孤子，在自旋电子学中有着广泛的应用前景。到目前为止，已经在各种磁体中观察到Skyrmions，这些磁体表现出相邻自旋的几乎平行排列，但理论上，具有反平行相邻自旋的Skyrmions也是可能的。后者，反铁磁skyrmions，可以允许更灵活的控制相比，传统的铁磁skyrmions。在这里，通过结合中子散射和蒙特卡罗模拟，我们表明，一个分数反铁磁skyrmion晶格与初期meron字符是稳定的MnSc $_2$ S $_4$通过各向异性耦合。我们的工作表明，理论上提出的反铁磁skyrmion可以在实际材料中稳定，并代表了实现反铁磁skyrmion为基础的自旋电子器件的重要一步。
2020-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Neel Skyrmion interactions derived by their arrangement in regular lattices
该研究通过微磁模拟研究 Néel 斯格明子间相互作用，发现其行为取决于 iDMI 与临界值 Dc 的关系，低于 Dc 时尺寸饱和且能量高于铁磁态，高于 Dc 时需阵列稳定且能量更低。
2025-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of hedgehog skyrmions in sub-100 nm soft magnetic nanodots
磁skyrmions是一种纳米自旋织构，由于其非平凡的拓扑结构所具有的独特功能，在自旋电子学应用中具有突出的潜力。在非质心对称材料或界面自旋轨道耦合较强的Dzyaloshinskiii-Moriya交换相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya exchange interaction，Dzyaloshinskii-Moriya）薄膜中，具有确定手征的Skyrmions是稳定的。在这项工作中，我们报告在室温下，既不垂直也不垂直磁各向异性的封闭系统中的磁刺猬skyrmions的检测。我们表明，软磁（坡莫合金）纳米点能够主机的非手性刺猬skyrmions，可以进一步稳定的磁场所产生的磁力显微镜探针。分析计算和微磁学模拟证实了在一定尺寸范围内，即使没有外部刺激，坡莫合金纳米点中也存在亚稳态Néel skyrmion。我们的工作意味着存在一个新的自由度来创建和操纵软纳米点中的skyrmions。软磁材料中skyrmion的稳定化为研究skyrmion的磁化动力学提供了可能性，否则由于高磁各向异性材料中高自旋轨道耦合的大阻尼常数而受到限制。
2018-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability and dynamics of magnetic skyrmions in FM/AFM heterostructures
针对磁性斯格明子需强面外场稳定、存在斯格明子霍尔效应的问题，本研究通过模拟发现FM/AFM多层结构中交换偏置可提升斯格明子稳定性，堆叠结构能抑制SkHE并实现高速传输，为相关器件研发提供新思路。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent reactance induced by the deformation of a current-driven skyrmion lattice
本研究在MnSi中观测到电流驱动斯格明子晶格形变产生的涌现电抗，揭示内部形变自由度对高效产生涌现电场的关键作用。
2025-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermally Driven Ratchet Motion of Skyrmion Microcrystal and Topological Magnon Hall Effect
自发涌现的手性是自然科学中一个非常重要的问题。有人认为，单向（手性）旋转的机械棘轮是禁止在热平衡，但成为可能的系统平衡。在这里，我们报告我们的发现，一个拓扑非平凡的自旋纹理称为skyrmion -一个粒子状的对象，其中自旋指向所有方向包裹一个球体-构成这样的棘轮。用Lorentz透射电子显微镜观察了Cu_2OSeO_3和MnSi薄膜中的Skyrmion晶体，发现它们在微米尺度上呈单向旋转运动。基于随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程的数值模拟表明，在存在温度梯度的情况下，这种旋转仅仅是由热涨落驱动的，而在热平衡下，这种旋转是被Bohr-van Leeuwen定理所禁止的。我们发现，由skyrmion的有效磁场驱动的磁振子的旋转流引起的skyrmion旋转，因此表明磁振子可以用来控制这些自旋纹理的运动。
2015-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chiral magnetic skyrmions across length scales
在具有Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用的磁性材料中发现的手征skyrmion的轮廓和能量可以通过在小和大skyrmion半径的极限下通过渐近分析获得的公式来近似。使用拟合技术，我们修改这些公式，使其有效性延伸到几乎整个范围的skyrmion半径。这样的公式获得的skyrmions是稳定的存在下的外部场或易轴各向异性或这些的组合。我们进一步研究了静磁场对Skyrmion轮廓的影响。我们比较的配置文件的磁泡，稳定没有手性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手性skyrmion。
2022-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Gyrotropic skyrmion modes in ultrathin magnetic circular dots
我们计算了Skyrmion基态自旋圆柱形磁点的低频旋扭自旋激发模。由于各向同性和Dzyaloshinskiii-Moriya交换相互作用、垂直磁各向异性和静磁相互作用的相互作用，skyrmion被假定为在室温和零外部磁场下是稳定的。我们考虑布洛赫和尼尔型磁skyrmions，并假设点的磁化强度不依赖于厚度坐标。在GHz范围内计算了Skyrmion旋变频率作为Skyrmion平衡半径、点半径和点磁参数的函数。讨论了纳米点中磁skyrmion回旋动力学的最新实验。
2016-02-29 cond-mat.mes-hall nlin.PS
