Skyrmion spin transfer torque due to current confined in a nanowire
在这项工作中，我们计算的扭矩场在铁磁体与金属纳米线接触时，skyrmion是存在的。如果纳米线足够窄，则电流由单个导带承载。在这个制度的经典扭矩模型打破了，我们表明，自旋转移扭矩驱动的skyrmion移动在一个不同的方向比经典模型预测。然而，在单带制度中以一定速度移动skyrmion所需的电荷电流量类似于经典的扭矩模型，其中隐含地假设电流传输由许多导带。由于单带的完美极化，单带机制更有效地从电荷电流产生自旋电流，但从自旋电流产生转矩的效率较低。然而，即使在器件接触之间没有净电荷或自旋电流流动的情况下，也可以利用单带机制来移动skyrmions。我们也已经能够恢复的经典极限考虑合奏只有几个电子状态。在这个限制，我们已经发现，电子扩散需要考虑，即使在弹道纳米线由于skyrmion结构上的电子电流的影响。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall
Targeted Writing and Deleting of Magnetic Skyrmions in Two-Terminal Nanowire Devices
纳米级磁性skyrmions的可控写入和删除是其用作下一代存储器和计算技术的信息载体的关键要求。虽然已经提出了几种方案，但它们需要复杂的制造技术或精确定制的电输入，这限制了它们的长期可扩展性。在这里，我们展示了一种替代方法，用于写入和删除skyrmions使用传统的电脉冲在一个简单的，两端线几何形状。X射线显微镜实验和微磁模拟建立所观察到的skyrmion创建和湮灭所产生的焦耳加热和奥斯特场效应的电流脉冲，分别。这些写入和删除方案的独特特性，例如空间和时间选择性，以及2端设备架构的简单性，为skyrmions的可行应用提供了灵活且可扩展的路线。
2022-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic modelling of magnetic domain walls and domains in cylindrical nanowires
磁性圆柱形纳米线是一种非常吸引人的材料，其弯曲的几何形状允许许多新颖的磁效应和各种非平凡的磁结构。微磁建模在揭示磁性纳米线的磁化强度分布方面起着重要作用，通常无法通过成像方法获得足够的细节。在这里，我们审查的形状各向异性为主的纳米线和纳米线与竞争的形状和磁晶各向异性的磁性，所揭示的微磁学建模。我们讨论了各种磁壁和磁畴报告的微磁学模拟在圆柱形纳米线。最已知的畴壁类型是横向畴壁和涡旋（布洛赫点）畴壁，并且它们之间的过渡取决于材料和纳米线直径。重要的是，圆柱形纳米线中的场或电流驱动的畴壁可以实现非常高的速度。在最近的模拟与较大直径的纳米线的skyrmion管也有报道。在具有大的饱和磁化强度的纳米线中，这些管的芯可以形成螺旋形（“螺旋形”）结构。Skyrmion管的拓扑结构在钉扎机制中起着重要的作用，这里以FeCo调制纳米线为例进行讨论。其他讨论的例子包括反槽（“竹”纳米线）的hcp钴和FeCo纳米线和钴镍多段纳米线的rexistance磁化配置的影响。
2019-07-04 cond-mat.mes-hall
Enhanced skyrmion motion via strip domain wall
当磁性Skyrmion在磁性纳米线中的自旋轨道扭矩下移动时，它们会经历Skyrmion霍尔效应，这会将它们推向纳米线边缘，在那里它们有被湮灭的风险;这对它们的驱动速度设置了上限。然而，同样的磁性多层包含skyrmions可以维持沿着纳米线长度的Néel型条带畴壁，潜在地保持skyrmions与边缘分离。在这里，我们研究了电流驱动的skyrmion和畴壁之间的相互作用，发现它们增加了湮灭电流，并允许skyrmion移动得更快。基于Thiele形式主义，我们确认，紧急纵向排斥力和修改后的能源景观连接到域壁负责增强skyrmion运动。此外，我们确定的纵向排斥力的出现，因为在skyrmion前面的局部磁化轴对称破缺。我们的研究揭示了来自不同同伦群的两个拓扑磁纹理之间相互作用的关键方面，并可能激发新的设备概念。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Domain-stored skyrmion structures for a reading error-detectable racetrack memory
本研究提出一种可检测读取错误的磁赛道存储器方案，采用畴存储斯格明子结构，以磁畴为存储单元、斯格明子有无对应比特，实现相邻单元电信号反号，并验证了结构可行性与斯格明子快速运动机制。
2024-07-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Magnetization pinning in modulated nanowires: from topological protection to the "corkscrew" mechanism
直径调制纳米线提供了一个重要的范例，设计三维磁性纳米结构的磁化响应的畴壁钉扎工程。为了了解其性质和控制过程，我们分析了FeCo调制的多晶两段纳米线不同的小直径的磁化响应。我们的建模表明，一个非常复杂的行为，强烈依赖于无序分布和拓扑非平凡磁化结构的重要作用。我们表明，调制的纳米线具有较小的直径差的特征在于增加矫顽场相比，直的，这是由形成拓扑保护的墙形成的两个3D的skyrmions与相反的手征解释。对于一个大的直径差异，我们报告发生了一种新的钉扎类型，这里称为“螺旋”：大直径段的磁化形成一个skyrmion管的核心位置在一个螺旋调制沿纳米线。该结构被钉在收缩处，并且为了穿透窄段，应减小涡旋/skyrmion核心尺寸。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic skyrmion bubble motion driven by surface acoustic waves
本文研究了在铁磁体中利用反向传播声表面波对磁Skyrmion泡的动力学控制。首先，我们确定了磁泡的质量和推导力由于SAW作用在磁泡上使用Thiele的方法。推动气泡的力与主应变分量的应变梯度成比例。然后，我们研究了磁泡的动态钉扎和运动的SAW纳米线。在圆盘几何中，我们提出了一个SAW驱动的具有两个共振频率的Skyrmion泡振荡器。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall
Current-driven skyrmion Depinning in Magnetic Granular Films
我们考虑了颗粒磁性薄膜中磁skyrmions的电流驱动运动。该研究采用微磁学建模和基于Thiele形式主义的唯象分析。值得注意的是，无序增强了有效的skyrmion霍尔效应，这取决于驱动力的大小（电流密度和非绝热性参数）。起源是沿晶界的skyrmion的滑动运动，其次是钉扎和脱钉在晶粒交界处。在这个去钉扎过程中可能会发生侧跳。此外，触发Skyrmion运动的临界电流取决于微晶相对于Skyrmion尺寸的相对尺寸。最后，当skyrmion轨迹被非绝热马格努斯力限制在边缘时，临界电流密度可以显著降低。我们的结果意味着窄的纳米线具有较高的skyrmion迁移率。
2019-02-14 cond-mat.mes-hall
Torque field and skyrmion movement by spin transfer torque in a quasi-2d interface in presence of strong spin-orbit interaction
我们研究了具有强自旋-轨道相互作用的铁磁体与含有Skyrmion的材料之间界面处的力矩场和Skyrmion运动。我们分析了半导体材料和拓扑绝缘体使用的哈密顿模型，其中包括一个线性项。自旋力矩感应电流被认为是在单带极限流动，因此使用电流的量子模型。Skyrmion运动由于自旋转移力矩证明是更困难的自旋轨道相互作用的情况下，只有界面面内电流存在。然而，窄纳米线中的边缘效应可用于驱动skyrmion运动并对其运动方向施加有限的控制。我们还显示了由于电流在许多和单频带限制的扭矩字段之间的差异和相似之处。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall
Anisotropic skyrmion mass induced by surrounding conduction electrons: A Schwinger-Keldysh field theory approach
本研究采用Schwinger-Keldysh场论方法，揭示了传导电子与斯格明子相互作用会产生各向异性质量，该质量显著影响电流驱动的斯格明子运动，解释了实验观察到的质量远大于传统理论预测的现象。
2024-08-27 cond-mat.mes-hall
Charge-to-spin conversion efficiency in ferromagnetic nanowires by spin torque ferromagnetic resonance: Reconciling lineshape and linewidth analysis methods
自旋轨道矩对于改变纳米结构的磁化方向、移动Skyrmion和激发自旋波等都有重要意义。确定其效率的标准方法是通过自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR），这是一种涉及分析共振线宽或线型的技术。在微观结构上，这两种分析方法相当一致。在这里，我们提出了坡莫合金（Ni $_{80}$ Fe $_{20}$）纳米线的ST-FMR结果-宽度从$150$到800 nm不等-这表明，用于分析共振线宽和线型的标准模型给出了不同的结果;当使用线型方法时，纳米线的效率大大提高。一个ST-FMR模型，适当占样本形状，并显示出更好的一致性，这两种方法之间。微磁模拟被用来验证模型。这些结果和更准确的纳米线模型的表征和优化的电荷到自旋的转换效率的纳米结构是非常重要的。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall
Skyrmions Driven by Intrinsic Magnons
研究了含时振荡磁场梯度作用下磁绝缘纳米线中skyrmion的动力学行为。这些交流磁场通过其自身的内在磁激发作用于skyrmion，作为净驱动力。在微观量子场论方法中，我们考虑了外场与磁振子的不可避免的耦合，这引起了Skyrmion的时间依赖性耗散。我们证明了交流磁场诱导的超欧姆交叉行为的skyrmion耗散内核与时间相关的欧姆条款。磁振子浴在共振时的交流驱动导致斯基尔米恩子除了周期性的有界运动外，还产生单向螺旋传播。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Skyrmion Racetrack memory with an antidot
Skyrmion赛道存储器在未来的非易失性固态器件中具有很大的潜力。一般来说，这样的设备需要电流通过自旋转移矩（STT）效应使skyrmions成核。此外，还需要电流来驱动纳米线器件中的skyrmion。然而，在连续Skyrmion的成核期间施加的电流可能对先前生成的Skyrmion的传播具有不希望的扰动\emph{viz.}焦耳加热和Skyrmion霍尔效应。因此，需要新的方法来解耦skyrmions的产生和传播。在这里，我们提出了一种新的路线，通过微磁模拟产生的skyrmions三角形antidot结构的铁磁纳米轨道使用本地奥斯特场。反点是磁性纳米元件中的孔。可通过调整放置在纳米轨道的任一端的反点的尺寸来实现受控的skyrmion注入。多个skyrmions可以同时产生通过纳入更多数量的antidot。在这里，我们提出了一种新的设计，实现skyrmionic racetrcak内存，其中一个可以单独生成和操纵的纳米轨道内的skyrmion。
2020-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Frequency Domain Wall Oscillations in Ferromagnetic Nanowire with a Nanoscale Dzyaloshinskii Moriya Interaction (DMI) Region
Dzyaloshinskii Moriya相互作用（Dzyaloshinskii Moriya Interaction，Dzyaloshinskii Moriya Interaction）为许多新的手性结构（如Skyrmions）奠定了基础。在迄今为止的大多数研究中，磁层存在于整个磁性层中。在这里，我们报告我们的调查，铁磁纳米线，铁磁被限制在纳米级区域。我们观察到，磁性能的局部调制的影响下的自旋转移力矩的磁畴壁的振荡。振荡频率在几GHz内可调，这使得这一观察对神经形态计算中的应用可能有用。
2019-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled motion of skyrmions in a magnetic antidot lattice
基于skyrmion的未来自旋电子器件将需要精确控制skyrmion运动。我们表明，这一目标可以通过使用磁性antidot阵列来实现。通过微磁学模拟和基于Thiele方程的半解析计算，我们证明了反点阵列可以根据所施加电流脉冲的参数在不同的方向上引导skyrmions。尽管净驱动电流的方向是固定的，但由于由反点引入的排斥势、skyrmion霍尔效应和非均匀电流分布之间的非平凡相互作用，可以实现对2D晶格中skyrmion运动的完全控制。此外，我们证明了Skyrmion运动的方向可以通过调整电流脉冲的单个参数，即电流幅度来控制。对于较低的电流幅值，斯基尔米恩可以垂直于电流方向移动，并且可以克服斯基尔米恩霍尔效应。对于较大的电流幅度，斯基尔米恩霍尔效应可以有效地抑制和斯基尔米恩可以平行于所施加的电流移动。
2019-10-16 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
All-optical control of skyrmion configuration in CrI$_3$ monolayer
该研究提出利用圆偏振光经亮激子耦合调控CrI$_3$单层中的斯格明子尺寸与寿命，为二维磁体中拓扑磁结构的全光控制提供平台。
2024-03-04 cond-mat.mes-hall
Controlling the nucleation and annihilation of skyrmions with magnetostatic interactions
在过去的十年里，Skyrmions已经成为凝聚态物理中访问量最大的话题之一。在这项工作中，通过解析计算和微磁学模拟，我们探讨了由磁性尖端产生的静磁场对Skyrmions稳定性的影响。我们的研究结果表明，尖端和skyrmion之间的相互作用能在Néel skyrmion的稳定中起着至关重要的作用，限制在nanodisks，允许其成核和湮灭，也提供了精确的控制其大小和极性。基于我们的研究结果，我们提出了一个非常简单和循环的方法来成核和湮灭skyrmions，以及控制他们的极性和手征。这一提议可以为逻辑设备开辟新的可能性，利用skyrmionic纹理所具有的所有自由度。
2019-04-04 cond-mat.mes-hall
Skyrmions as Compact, Robust and Energy-Efficient Interconnects for Domain Wall (DW)-based Systems
磁畴壁（DW）已经被广泛研究用于未来的存储器和计算系统。然而，能量效率和稳定性成为基于DW的系统的两个主要挑战。在这封信中，我们首先提出利用skyrmions作为芯片上和芯片间的互连基于DW的系统，由于拓扑稳定，小尺寸和超低的脱钉电流密度。在所提出的技术中，数据以DW的形式处理，但以skyrmions的形式传输。通过连接一根宽的和一根窄的磁性纳米线，可以在物理上实现Skyrmion和DW对之间的可逆转换。我们所提出的技术可以实现高度紧凑，鲁棒性和节能的片上和芯片间互连的DW为基础的系统，使系统能够同时利用DW和skyrmion。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall cs.ET
A reversible conversion between a skyrmion and a domain-wall pair in junction geometry
Skyrmion是连续场论中的一种拓扑结构。近年来，手征磁体中Skyrmion的实验观测，引起了人们对它的广泛研究。Skyrmion有望成为下一代自旋电子设备Skyrmionics的关键组件。另一方面，存在由畴壁序列编码的完善的存储器装置。Skyrmion带有拓扑数，而畴壁则没有。尽管如此，我们表明，通过连接宽和窄的纳米线，使skyrmion器件和畴壁器件之间的信息传输之间的转换是可能的。我们的研究结果将是由skyrmions和域壁，其中域壁中的编码信息被转换成skyrmions，然后通过转换skyrmions回域壁后的skyrmions的功能控制读出的混合设备的基础。
2014-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Controlled creation and stability of kπ-skyrmions on a discrete lattice
利用Landau-Lifshitz-Gilbert方程和测地线轻推弹性带方法确定了离散晶格上kπ-skyrmions的尺寸和激活能。所采用的原子材料参数基于Skyrmionic材料系统Pd/Fe/Ir（111）。我们发现2π-skyrmion和3π-skyrmion坍缩的临界磁场非常接近，并且远低于1π-skyrmion的临界磁场。保护结构的活化能并不严格地随着k的增加而减小，因为取决于所施加的磁场，3π-skyrmion的活化能可以大于2π-skyrmion的活化能。此外，我们提出了一种方法的开关的skyrmion顺序k的反转的磁场方向在有限大小的样品。
2018-02-26 cond-mat.mes-hall
Operando Control of Skyrmion Density in a Lorentz Transmission Electron Microscope with Current Pulses
磁性Skyrmions有望用于自旋电子器件。为了探索设备中skyrmions的动力学性质，一种纳米尺度的方法来成像自旋纹理响应于刺激是必不可少的。在这里，我们应用一种技术，在洛仑兹透射电子显微镜的手性磁器件的operando电流脉冲。在具有界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的铁磁多层膜中，我们研究了由于缺陷而被点状钉扎位置局域化的skyrmion的产生和湮灭。结合实验和微磁技术，我们建立了一个热贡献的创造和湮灭的skyrmions在我们的研究。我们的工作揭示了一个机制，控制skyrmion密度，这使得检查skyrmion磁场稳定性作为密度的函数。我们发现，高密度的skyrmion状态是更稳定的比低密度的状态或孤立的skyrmion抵抗湮灭的磁场范围内，随着密度单调增加。
2020-06-30 cond-mat.mes-hall
Controllable Creation of Skyrmion Bags in a Ferromagnetic Nanodisk
针对磁性薄膜中难以实现斯格明子袋的问题，提出三步构建法，可制备拓扑电荷达40的斯格明子袋，为相关实验及自旋电子学应用提供支撑。
2023-07-13 cond-mat.mes-hall
Observation of multi-skyrmion objects created by size and density control in Ta/CoFeB/MgO films
磁skyrmions是一种具有非平凡拓扑结构的手性自旋织构，为未来的磁存储和存储器件提供了潜力。本文证明了Ta/CoFeB/MgO三层膜中磁skyrmion的尺寸和密度的可控形成和调节。它是作为底部电极集成到CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结中的理想候选物。改变CoFeB厚度接近面外到面内磁相变，我们发现，微妙的能量贡献使skyrmion形成在一个狭窄的厚度窗口，对应于只有约10 μ m的变化CoFeB厚度。使用磁光成像与定量图像处理，可以分析skyrmion直径和分布低于阿贝极限的变化。我们展示了高度的直径和密度控制。通过适当的磁场初始化可以设置零场稳定的Skyrmions。这证明了skyrmion形成的可调性和理解程度，为未来基于skyrmion的磁存储器铺平了道路。此外，我们展示了一个控制合并的个人skyrmions复杂的拓扑对象。我们比较我们的结果与婴儿Skyrme模型，开发来描述孤子的性质，为任何拓扑电荷n，并展示了形成多skyrmion对象的能力。这些对象将是有趣的基础数学研究的拓扑行为的孤子在未来。
2021-03-03 cond-mat.mes-hall
Thickness-Driven Control of Room Temperature Ferrimagnetic Skyrmions and their Topological Hall signature in GdFe Single Layers
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
通过控制GdFe单层薄膜厚度，实现室温下铁磁Skyrmion的尺寸和密度调控，并观察到拓扑Hall特征的增强。
2026-02-25 cond-mat.mes-hall
Antiferromagnetic Skyrmion: Stability, Creation and Manipulation
磁Skyrmion是铁磁体中的类粒子拓扑激发，其拓扑数为$Q=\pm 1$，由于其拓扑结构产生的马格努斯力效应，表现出Skyrmion霍尔效应（SkHE）。在这里，我们提出了对应的反铁磁（AFM）系统中的磁性skyrmion，即AFM skyrmion，这是拓扑保护，但没有显示SkHE。基于微磁晶格模拟，已经描述了两种用于创建AFM skyrmion的方法：（i）通过将垂直自旋极化电流注入具有AFM基态的纳米盘;（ii）通过转换纳米线结中的AFM畴壁对。结果表明，原子力显微镜skyrmion，驱动的自旋极化电流，可以直线运动的长距离，受益于没有SkHE。我们的研究结果将为基于AFM材料的新型自旋电子器件的设计提供新的思路。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stabilization and helicity control of hybrid magnetic skyrmion
本研究采用解析模型与微磁模拟，探究二维磁性系统中混合斯格明子的稳定化与螺旋度控制，揭示了DM相互作用与偶极相互作用的影响机制，并给出钴基系统中其存在的参数范围。
2024-01-22 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
Room-temperature observation and current control of skyrmions in Pt/Co/Os/Pt thin films
本文报道了在Pt/Co/Os/Pt薄膜异质结中观察到的室温磁skyrmions及其对电流的响应。磁性是非常敏感的插入薄Os层之间的Co-Pt界面导致降低饱和磁化强度，磁各向异性和居里温度。所观察到的skyrmions存在于一个狭窄的温度，外加磁场和层厚度范围附近的自旋重取向从垂直到面内磁各向异性的过渡。Skyrmion的平均直径为2.3μm，输运测量表明，这些特征可以在低至J = 2 × 10^4 A/cm^2的电流密度下被取代，并显示出Skyrmion霍尔效应。
2017-11-19 cond-mat.mes-hall
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
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
All-optical Coherent Control of Electrical Currents in Single GaAs Nanowires
飞秒脉冲及其二次谐波的相位稳定叠加在单根无偏置GaAs纳米线中产生超短微安电流脉冲。电流注入依赖于单光子和双光子吸收路径的量子干涉。
2010-02-22 cond-mat.mes-hall
Controlling skyrmion helicity via engineered Dzyaloshinskii-Moriya interactions
本文研究了具有空间非均匀Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）的手征磁体中的单磁Skyrmion动力学.基于双光子耦合与Skyrmion螺旋度之间的关系，我们认为后者必须作为额外的自由度包含在Skyrmion动力学中。本文用集体坐标方法给出了任意非均匀双曲耦合下Skyrmion动力学的一个有效描述。由此产生的广义Thiele方程是一个动力学系统的质心位置和螺旋的skyrmion。结果发现，耗散张量，因此霍尔角成为螺旋度依赖。我们的模型在两个特定的例子工程耦合：半平面与相反的符号的螺旋度和线性变化的螺旋度的skyrmion的位置和螺旋度动力学的充分特点。根据Shibata { \it et al}. [Nature Nanotech. { \bf 8}，723（2013）]关于螺旋度的大小和符号，我们的结果构成了更完整地理解skyrmion螺旋度的第一步，作为一种新的自由度，可以在未来的高密度磁存储和逻辑器件中利用。
2015-11-14 cond-mat.mes-hall
Determination of chirality and density control of Néel-type skyrmions with in-plane magnetic field
磁性Skyrmions是拓扑保护的纳米自旋纹理，表现出迷人的物理行为。最近在磁性多层膜中对室温Néel型skyrmions的观察是将其用于超低功率器件的重要一步。利用原位洛伦兹隧道电子显微术研究了[Pt/Co/Ta]11多层膜样品在倾斜磁场作用下的磁化反转。在减小磁场时，出现单个的skyrmion，随后演变成蛇形结构，在与面内磁场相反的方向上生长。我们发现，这种不寻常的速度矢量和磁场之间的关系是由Néel型skyrmions的手征。它允许人们提取Dzyaloshinskiii-Moriya常数的符号。我们还表明，高浓度的skyrmions可以实现对增加的领域的面内分量。我们的微磁学模拟与我们的实验结果一致。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall
Optical control of internal electric fields in band-gap graded InGaN nanowires
InGaN纳米线是许多未来光电子器件的合适的构建块。我们发现，沿纳米线轴从GAN到InN的铟含量的线性渐变引入了引起光电流的内部电场。与定量能带结构模拟一致，我们观察到作为光子通量的函数的测量光电流的符号变化。这种负的差分光电流开辟了一条通往新型的基于光电二极管的光电探测器的道路。我们证明了纳米线的光电流响应快至1.5 ps。
2015-02-12 cond-mat.mes-hall
Universal two-stage dynamics and phase control in skyrmion formation
该研究通过双阶段动力学模型揭示了天元形成中手性相关性与各向异性、磁场等参数的相互作用，提出了一种预测和控制磁相的新方法。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall
Electric-field guiding of magnetic skyrmions
我们从理论上研究了反转对称性破缺的磁性薄膜中的纳米磁性skyrmions的平衡和动力学性质，其中电场通过自旋轨道耦合与磁化强度耦合。基于一个基于量子力学的唯象和微磁模拟，我们表明，这种电场耦合，通过重整化的微磁能，修改的skyrmion的平衡性质。这种变化，反过来，在一个显着的电流引起的skyrmion运动的改变的结果。特别是，速度和方向的skyrmion可以通过设计一个所需的能量景观电，我们描述在Thiele的分析模型，并证明在微磁模拟，包括电场控制的磁各向异性。我们还使用这种电场控制构造门用于控制skyrmion运动表现出晶体管和多路复用器一样的功能。因此，所提出的电场效应可以提供一个低能量的电旋钮，以扩展使用skyrmions的信息处理的范围。
2015-05-15 cond-mat.mes-hall
Energy efficient and fast reversal of a fixed skyrmions with spin current assisted by voltage controlled magnetic anisotropy
最近的工作[1，2]表明，具有自旋转移矩（STT）的铁磁反转在存在磁致伸缩的情况下需要比切换相同尺寸和垂直磁各向异性（PMA）的典型铁磁体更多的电流。然而，benefit促进稳定的skyrmion和我们报告说，当垂直各向异性调制（减少）的skyrmion和铁磁体，它需要更小的电流来扭转固定的skyrmion比扭转铁磁体在同一时间，或skyrmion扭转速度比铁磁体在类似的电流水平。我们表明，严格的微磁模拟和能量画像的skyrmion切换进行沿不同的路径在非常低的PMA，这导致在所需的自旋电流或反转所需的时间显着减少。这可以具有存储器应用的潜力，其中标准STT-RAM的相对简单的修改以包括与软磁层相邻的重金属并且具有隧道势垒的适当设计可以导致基于固定skyrmions的反转的能量高效和快速磁存储器器件。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall
Comprehensive Control of Optical Polarization Anisotropy in Semiconducting Nanowires
半导体纳米线的强光致发光偏振各向异性的展示体现了技术承诺和科学挑战。在这里，我们目前的进展，在这两个方面通过研究的随机取向的纳米线合奏材料的光致发光偏振各向异性没有/具有晶体各向异性，小/宽带隙，和III-V/II-VI化学（InP/ZnO纳米线，分别）。极化各向异性的综合控制是通过与共形沉积的Ta 2 O 5（InP和ZnO的介电比分别为9.6：4.41和4.0：4.41）的介电匹配来实现的。介电匹配后，纳米线系综的极化各向异性降低了86%的InP：Ta 2 O 5和84%的ZnO：Ta 2 O 5。
2011-07-30 cond-mat.mes-hall
Geometrically constrained Skyrmions
Skyrmions是一种具有纳米尺度的手性旋转磁化结构。这些结构由于其拓扑稳定性和在纳米器件中有前途的适用性而引起了相当大的关注，因为它们可以被自旋极化电流取代。然而，为了在设备中全面实现skyrmions，还必须控制它们的几何位置。在这里，我们表明，通过在主机材料中引入的厚度调制，它是可能的约束三维skyrmions所需的区域。我们用微磁有限元模拟研究了矩形FeGe片晶中的Skyrmion结构。首先，我们建立了一个相图的最低能量的磁状态作为外部磁场强度和膜厚度的函数。利用这种理解，我们产生的材料中的skyrmions通过引入点样的“口袋”减少膜厚度的优先网站。我们表明，这些口袋可以作为钉扎中心的skyrmion，从而使人们有可能获得几何控制的skyrmion的位置。这种控制允许稳定skyrmions的位置和配置，否则他们不会达到。我们的研究结果可能会有影响的技术应用中，skyrmions被用作单位的信息，沿着跑道型移位寄存器设备。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall
Controlling Skyrmion Lattice Orientation with Local Magnetic Field Gradients
Institute of Physics, Johannes Gutenberg University Mainz（约翰内斯·古腾堡大学美因茨分校物理研究所）；Department of Physics and Materials Science, University of Luxembourg（卢森堡大学物理与材料科学系）；Department of Materials Science and Engineering, Norwegian University of Science and Technology (NTNU)（挪威科技大学材料与工程系）；Centre for Quantum Spintronics, Norwegian University of Science and Technology (NTNU)（挪威科技大学量子自旋电子学中心）；Faculty of Physics, University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学物理学院）
通过局部磁感应梯度控制Skyrmion晶格取向，实现对磁性Skyrmion结构的可控创建、重新排列和删除。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall
All-optical magneto-thermo-elastic skyrmion motion
据预测，磁性skyrmions可以可控地移动表面上使用聚焦激光束。这里，由于热弹性效应，1 mW量级的吸收功率聚焦到10 $μ$ m量级的光斑尺寸，导致约50 K的局部温度升高和10 $^{-3}$量级的局部垂直应变。对于正磁弹性耦合，由于磁弹性效应，这在skyrmions上产生强吸引力。所得到的运动取决于由于i）局部应变引起的磁各向异性中的梯度，ii）由于局部温度梯度和磁参数温度依赖性引起的有效各向异性中的梯度，以及iii）作用于具有非零拓扑数的对象的马格努斯效应而引起的力。使用动态磁热弹性模型，它是预测skyrmions可以移动显着的速度（高达80米/秒显示），无论是铁磁和反铁磁skyrmions，即使在存在表面粗糙度。这种可控地在任何方向上移动单个skyrmions的机制，以及在晶格中寻址多个skyrmions，为构建和研究具有全光控制的skyrmionic器件提供了一种新的方法。
2023-01-22 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
Steering of the Skyrmion Hall Angle By Gate Voltage
磁skyrmion可以通过施加自旋极化电子流来驱动，该自旋极化电子流对构成skyrmion的局部自旋施加自旋转移力矩。然而，纵向动力学的困扰由skyrmion霍尔效应，导致skyrmion获得横向速度分量。我们展示了如何使用自旋-轨道相互作用来控制Skyrmion霍尔角，以及自旋转移和自旋-轨道力矩的相互作用如何导致横向运动的完全抑制。由于自旋-轨道转矩可以通过栅极电压全电子地控制，因此可以在宽跑道上以高速全电子地操纵skyrmion运动，并且可以实现概念上新的写入和选通操作。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall
Controlling Skyrmion Lattices via Strain: Elongation, Tilting, and Collapse Mechanisms
本研究通过应变调控磁性Skyrmion晶格，揭示应变诱导伸长、倾斜及塌陷机制，证实应变调制DMI为主要控制因素。
2025-12-10 cond-mat.mes-hall
Optical creation and annihilation of skyrmion patches in a bulk chiral magnet
本文提出基于热淬火的全光学方法，在立方手性磁体Fe₀.₂₅Co₀.₇₅Si中利用飞秒激光实现斯格明子斑块的局域产生、湮灭与读取，并确定了磁场区域和激光能量密度阈值，为未来磁存储器件提供节能方案。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall
Voltage controlled propagating spin waves on a perpendicularly magnetized nanowire
通过数值计算和解析方法研究了在外加电场的情况下，电压控制的自旋波在具有局部操纵垂直磁各向异性（PMA）的纳米线中的传播。结果表明，传播SW的速度和波长是定制的修改PMA，这可以通过外部电场局部控制。首先，我们观察到一个相移时，传播SW通过该地区的局部修改PMA。通过引入SW的相位控制，我们最后提出了一种三端SW器件。通过电压控制相移，在检测区域处控制两个传播SW的相长/相消干涉。
2014-01-27 cond-mat.mes-hall
Stabilizing zero-field skyrmions in Ir/Fe/Co/Pt thin film multilayers by magnetic history control
利用一阶折射率曲线（FORC）技术和磁力显微术（MFM）研究了[Ir/Fe/Co/Pt]薄膜多层膜中室温Skyrmion的稳定性。FORC图揭示了磁场反转时磁化强度的不可逆变化，这与MFM探测的局部磁织构的演变有关。使用这种方法，我们已经确定了两种不同的机制-（1）skyrmion合并和（2）skyrmion成核后的条纹传播-这有利于磁化反转在一个不断变化的磁场。在FORC图中分析这些机制的签名使我们能够识别磁“历史”-即前兆场扫描协议-能够提高最终的零场skyrmion密度。我们的研究结果表明，FORC测量可以发挥有用的作用，在薄膜多层膜的自旋拓扑结构的特征，特别适合于识别样品中的skyrmion人口可以稳定在零场。
2019-02-23 cond-mat.mes-hall
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
Initialization of a spin qubit in a site-controlled nanowire quantum dot
使用固态自旋量子比特的容错量子中继器或量子计算机可能需要在网格中排列许多自旋的物理实现。自组装量子点（QD）已被确立为用于构建基于自旋的量子信息处理设备的有吸引力的候选者，但是这样的QD是随机定位的，这使得它们不适合于构建大规模处理器。最近的努力表明，嵌入纳米线中的量子点可以确定性地定位在规则阵列中，可以存储单电荷，并具有优异的光学特性，但到目前为止还没有使用纳米线量子点进行自旋量子比特操作的演示。在这里，我们展示了被困在站点控制的纳米线量子点中的单个自旋的光泵浦，导致高保真度的自旋量子比特初始化。这代表了在纳米线量子点中建立自旋作为量子存储器的下一步，适用于基于自旋量子位的全光学控制的大规模容错量子计算机或中继器。
2016-05-20 cond-mat.mes-hall
Generation and Hall effect of skyrmions enabled via using nonmagnetic point contacts
为了实现基于skyrmion的自旋电子器件的功能，skyrmion的可控产生和操纵是必不可少的。虽然已经证明了通过使用磁几何收缩来产生skyrmions，但这种方法很难与随后的skyrmions控制操作相结合。从磁收缩产生skyrmion的高效率限制了有用的电流密度，导致随机skyrmion运动，这可能会掩盖拓扑现象，如skyrmion霍尔效应。为了解决这个问题，我们设计了一种在Ta/CoFeB/TaOx三层薄膜器件中的导电Ti/Au点接触。通过施加高压脉冲，我们实验证明了skyrmions可以动态产生。此外，在相同的器件中还观察到了自旋拓扑相关的Skyrmion动力学，即Skyrmion霍尔效应。通过微磁模拟，其中的重要作用的skyrmion-antiskyrmion对一代已被确定的数字再现的创建过程。在考虑了空间非均匀自旋轨道力矩和马格努斯力的贡献后，使用修改后的Thiele方程描述了Skyrmions的运动和霍尔效应。同时产生和操纵的skyrmion使用的一个点接触可以提供一个有用的途径，设计新的skyrmion为基础的设备。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall
Controlled growth of CH$_3$NH$_3$PbI$_3$ nanowires in arrays of open nanofluidic channels
将纳米结构单元在固体表面上的空间定位是将单个纳米颗粒组装成功能器件的先决条件。在这里，我们报告的纳米线的光伏化合物CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$在开放的纳米流体通道的graphoepitaxial液-固生长。引导的生长，可视化的实时与一个简单的光学显微镜，经历通过亚稳态的极性非质子溶剂中的溶剂型形成。目前发现的结晶导致由钙钛矿纳米线组成的mm 2尺寸的表面的制造，所述钙钛矿纳米线具有迄今为止尚未通过其他沉积方法实现的受控尺寸、横截面形状、纵横比和取向。这种通用策略的自动化为制造晶片级钙钛矿纳米线薄膜铺平了道路，该薄膜非常适合于各种光电子器件，例如太阳能电池、激光器、发光二极管和光电探测器。
2016-12-06 cond-mat.mes-hall
