Skyrmion Dynamics and NMR Line Shapes in QHE Ferromagnets
量子霍尔铁磁体中的低能带电激发是自旋方向上的拓扑缺陷，称为skyrmions。最近对量子阱异质结构中的核磁共振谱线形状的实验研究表明，当温度在固定填充因子下降低时，从运动上变窄的线形状转变为更宽的“冻结”线形状。我们提出了一个skyrmion扩散模型，定性地描述了实验观察，并显示了$\sim 50 μ{\rm sec}$的时间尺度的skyrmion的输运弛豫时间。过渡的特点是由一个中间的时间制度，我们证明是弱敏感的动态带电自旋织构激发和子带电子波函数在我们的模型。我们还表明，谱线的形状是非常敏感的核偏振剖面沿z轴通过光泵浦技术。
2000-02-14 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
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
Modeling the shape of axisymmetric skyrmions in magnetic multilayers
本文提出了一个全面的垂直各向异性磁性多层膜中孤立轴对称Skyrmions的微磁模型。最值得注意的是，内部偶极场的重要作用被广泛认为是最小量的假设上的磁化曲线。多层Skyrmions的三维结构是由它们在每一层中的径向轮廓建模的。我们首先比较的结果，在笛卡尔坐标系中的一个完整的微磁描述的模型。我们的模型结合了层依赖的大小和手性的skyrmions的信息。我们还提供了一个方便的标准，以表征稳定的skyrmions对各向异性的伸长，将打破他们的圆柱对称性，这允许确认确定的解决方案的稳定性。由于该模型能够处理通过多层skyrmions的厚度扭曲的磁化配置，它可以提供任何潜在的混合手性在skyrmions由于Dzyaloshinskiiii-Moriya和偶极相互作用的相互作用在多层的预测。最后，我们应用我们的模型的结果来描述的电流驱动的混合手征skyrmions的动力学。使用Thiele形式主义，我们表明，我们可以预测的力施加在多层skyrmion垂直自旋极化电流，这提供了一种方法，以符合混合skyrmion手征和自旋电流注入几何形状，以优化skyrmion运动在多层膜中，以最大限度地提高电流诱导的速度，或取消skyrmion霍尔角的目的。
2018-07-13 cond-mat.mes-hall
Topology-Dependent Brownian Gyromotion of a Single Skyrmion
表现出布朗运动的非相互作用粒子已经在许多科学场合被观察到，例如悬浮在液体中的分子、光学捕获的微珠以及磁性材料中的自旋织构。特别是，自旋织构的布朗运动的详细检查是重要的热稳定的自旋电子器件的设计，激发本研究。本文利用时间和空间分辨的极性磁光克尔效应（MOKE）显微镜，在界面非对称的Ta/CoFeB/TaOx多层膜中，实验观察到了单个孤立的Néel型磁性skyrmion的热涨落诱导的随机游走.发现了skyrmions的一种有趣的拓扑相关的布朗回转运动行为。基于随机Thiele方程，进一步推导了由热效应引起的单个Skyrmion布朗陀螺运动的开始，包括非线性温度相关扩散系数和拓扑相关陀螺运动。Skyrmions的拓扑布朗回旋运动的实验和数值模拟对于理解非平衡磁化动力学和实现自旋电子器件具有重要意义。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall
Orientation dependent current-induced motion of skyrmions with various topologies
采用原子自旋模型模拟和基于广义Thiele方程的方法，研究了Pd（111）表面（Pt $_{1-x}$ Ir $_{x}$）/Fe双层膜中具有不同拓扑电荷的亚稳定域自旋结构在电流驱动下的运动.我们证明，除了一个独特的依赖于拓扑电荷本身的动态响应的skyrmionic结构与拓扑电荷$\mathrm{Q} = -1$和$\mathrm{Q}= 3$的自旋极化电流表现出取向依赖性。我们进一步表明，这种取向依赖性可以通过施加面内外场来诱导，这可能为操纵skyrmion动力学开辟了一条新的途径。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall
Pinning and hysteresis in the field dependent diameter evolution of skyrmions in Pt/Co/Ir superlattice stacks
我们用扫描透射X射线显微镜对垂直磁化的多晶多层膜中的Néel skyrmion气泡进行了成像，这些多层膜被图案化为直径为1 μm的点。在外加磁场的作用下，skyrmion泡可以成核，并且在零磁场下稳定，直径为260 nm。施加与Skyrmion泡核磁矩的磁化相反的面外场向泡施加压力并逐渐将其压缩到约100 nm的直径。在移除场时，斯基尔米恩泡通过滞后路径返回到其原始直径，其中大部分膨胀发生在单个突变步骤中。这与均匀材料的分析模型相矛盾，在均匀材料中，skyrmion压缩和膨胀是可逆的。微磁模拟纳入无序可以解释这种行为，使用10纳米晶粒之间的有效厚度调制。
2017-06-04 cond-mat.mes-hall
Bifurcation of a Topological Skyrmion String
三维拓扑物体的操纵在物理学的许多分支中具有重要的实际意义。在这里，我们通过自旋动力学模拟表明，类阻尼自旋轨道力矩可以诱导分层阻挫系统中的3D Skyrmion弦的分叉。当skyrmion弦带有最小拓扑荷$Q=2$时，skyrmion弦发生分叉。我们证明了三种类型的分叉可以实现通过应用不同的电流注入的几何形状，这导致从I形Skyrmion字符串的Y-，X-和O-形的转换。此外，分叉的skyrmion弦的不同分支可以自发地合并成一个孤立的skyrmion弦。该分叉机制对含$Q\geq 2$的Skyrmion弦具有普遍性，并为三维类弦拓扑对象的自旋电子学操作提供了一种通用的方法.
2022-05-19 cond-mat.mes-hall
Effects of interlayer Dzyaloshinskii-Moriya interaction on the shape and dynamics of magnetic twin-skyrmions
University of Hamburg（汉堡大学）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利科学院维格纳物理研究中心）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）
层间Dzyaloshinskii-Moriya相互作用影响磁双扭丝状体的形状和动力学，通过改变自旋构型和螺旋性实现对涡旋速度和Hall角的调控。
2026-02-18 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
Impurity-dependent gyrotropic motion, deflection and pinning of current-driven ultrasmall skyrmions in PdFe/Ir(111) surface
休息多尺度建模模拟，我们探索动力学方面的特点skyrmions驱动的自旋转移矩对排斥和钉扎3d和4d单原子缺陷嵌入在Pd层沉积在Fe/Ir（111）表面。后者是已知的主机亚10纳米skyrmions这是极大的兴趣在信息技术。Landau-Lifshitz-Gilbert方程的参数化与磁交换相互作用提取的第一性原理。根据缺陷的性质和所施加的磁场的大小，skyrmion通过收缩或增加尺寸而变形，从而经历椭圆形扭曲。在施加10特斯拉的磁场后，超小的skyrmions沿着直线被驱动朝向各种缺陷，这允许对杂质的影响进行简单分析。独立的skyrmion的缺陷复杂的相互作用的性质的陀螺运动观察。排斥力导致的skyrmion轨迹类似于吸引力引起的轨迹。我们发现，圆周运动是顺时针周围钉扎杂质，但逆时针周围的排斥，这可以用来识别的相互作用的缺陷，通过观察skyrmions轨迹的性质。此外，正如预期的那样，skyrmion总是逃脱排斥性缺陷相反的钉扎缺陷，这需要一个最小的脱钉扎电流观察杂质避免。这揭示了Skyrmions运动机制的丰富性。我们讨论的Thiele方程，它提供了一个合理的定性描述所观察到的现象方面的模拟结果。最后，我们展示了一个例子，一个双轨道的钉扎杂质，在工程上的相互距离允许控制的skyrmion运动与提高速度。
2020-04-22 cond-mat.mes-hall
Controlling skyrmion bubble confinement by dipolar interactions
大skyrmion气泡在有限的几何形状的各种尺寸和形状的调查，通常在几个微米的范围内。研究了两种根本不同的情况，以解决偶极-偶极相互作用的作用：（I）当小几何形状之外没有磁性材料时，以及（II）当几何形状嵌入具有均匀磁化的膜中时。结果发现，Skyrmion气泡的优先位置可以通过几何形状来控制，这比材料参数的局部变化具有更强的影响。此外，可以使用在小几何形状外部的磁化方向的独立切换来进一步操纵这些优选位置，特别是相对于边缘。我们通过数值计算表明，所观察到的skyrmion气泡和结构边缘之间的相互作用，包括整体定位的气泡是完全由偶极-偶极相互作用控制。
2020-09-23 cond-mat.mes-hall
Universality of defect-skyrmion interaction profiles
磁性Skyrmions是未来自旋电子器件的主要候选者。然而，将它们作为信息技术的一个实体，取决于它们与任何设备普遍存在的缺陷的相互作用。在这里，我们从第一性原理，单skyrmions与单原子杂质相互作用的能量分布图，建立一个通用的形状作为功能的缺陷的电子填充。根据它们的化学性质，外来的3d和4d过渡金属吸附原子或表面注入的缺陷可以排斥或钉扎PdFe/Ir（111）薄膜中的skyrmion，这与非共线磁性结构附近固有的成键和反键电子态的填充程度有关。在催化和表面科学的键理论的关键概念的相似性充满了普遍性的形状的相互作用的配置文件和预测其相互作用的潜力。由此产生的基本理解可能会为设计具有表面植入缺陷的设备提供指导，以产生和控制skyrmions。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall
Temperature gradient-driven magnetic skyrmion motion
由于skyrmions作为信息载体和非常规计算的潜在应用，skyrmions的静态和动态特性最近受到越来越多的关注。虽然电流驱动的动力学已经在理论和实验上进行了深入的探索，但温度梯度诱导的动力学理论- Skyrmion-Caloritronics -仍处于发展的早期阶段。在这里，我们提出的主题，确定由于磁参数的温度依赖性的熵转矩的作用。我们的研究结果表明，skyrmions移动到更高的温度在单层铁磁体与界面Dzyaloshinski-Moriya相互作用，而在多层，他们移动到较低的温度。我们的分析和数值计算表明，相反的行为是由于不同的材料参数的标度关系，以及不可忽略的静磁场梯度在多层膜。我们还发现了一个空间依赖的Skyrmion霍尔角在多层托管混合Skyrmion由于厚度依赖的手征的变化，作为Skyrmion沿着温度梯度移动。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torque-driven motion, deformation, and instabilities of magnetic skyrmions at high currents
在手征磁体中，自旋极化的电流可以使局部拓扑磁旋（即磁skyrmion）运动。随着电流强度的增加，考虑到自旋电子学应用的高速skyrmion运动的前景，孤立的skyrmion变形远离其典型的圆形形状。我们分析了自旋转移力矩对单个Skyrmion形状的影响，包括其稳定性，当外加电流的强度急剧增加时。对于相当紧凑的skyrmion在单轴各向异性远高于临界各向异性畴壁形成，我们发现高电流密度的skyrmion假设一个非圆形的形状与尾巴，让人想起一个流星。对于更大，因此更软的skyrmions接近临界各向异性，反过来，我们观察到一个临界电流密度以上的skyrmions变得不稳定。我们表明，在第二临界电流密度以上，这些skyrmions也可以恢复流星溶液。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion confinement and dynamics in tracks patterned with magnetic anisotropy: theory and simulations
Skyrmion是在磁性薄膜中激发的一种受拓扑保护的自旋织构。Skyrmions的半径通常为10-100 nm。由于其尺寸，skyrmion有望成为内存和新型设备的候选者。为了实现将使用skyrmion电路的未来设备，需要引导skyrmion运动的轨道。在磁各向异性能量的差异图案化的轨道是良好的铺设没有潜在的口袋，而磁膜雕刻出的轨道有潜在的口袋在角落处由于退磁场。因此，具有磁各向异性图案化的轨道在制作Skyrmion电路中起着关键作用。按照这一思路，对轮毂和弯曲轨道进行了试验。然而，我们对这些轨道中的skyrmions运动知之甚少。这项工作的目的是确定skyrmions和墙壁的轨道之间的作用力。作用在Skyrmion上的静力可以表示为负的由磁各向异性起伏引起的势能梯度。势可以通过数值计算来估计，用它们的半径和畴壁宽度来模拟skyrmions的形状。我们发现，力不仅取决于到墙壁的距离，但也对形状的skyrmions。我们还进行了微磁模拟的马格努斯力和加速度的磁各向异性梯度被考虑到，以及由墙壁的力量。模拟结果表明，与从模型skyrmions计算的结果吻合良好。
2020-05-11 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
Phase-Factor-Controlled Interaction and Bonding between a Chiral Bobber and a Skyrmion String in the Conical Phase
Southeast University（东南大学）
研究手性浮子与斯格明子弦的相互作用，用三维微磁模拟计算能量景观，发现改变表面相位因子会重塑相互作用，产生多种 regime，源于非轴对称外畸变壳的相位依赖重构。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-antiskyrmion droplets in a chiral ferromagnet
我们发现数值skyrmion纹理与skyrmion数Q=0的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和垂直各向异性的铁磁体。这些具有斯基尔米恩-反斯基尔米恩对的形式，可以称为手性液滴。它们在无限膜中以及在盘形磁性元件中是稳定的。液滴被发现的参数值接近从铁磁到螺旋相的过渡。我们研究了它们在自旋转移力矩作用下的运动。它们沿着自旋流的方向运动，因此它们的动力学与标准Q=0 skyrmion的霍尔动力学有很大的不同。
2020-09-02 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-deriven topological spin and charge Hall effects in diffusive antiferromagnetic thin films
本文基于玻尔兹曼动力学方程，研究了扩散型反铁磁薄膜中斯格明子诱导的拓扑自旋与电荷霍尔效应，发现自旋积累在远距边缘处有限且电荷霍尔效应受自旋依赖弛豫时间影响，为电学探测反铁磁斯格明子提供了理论依据。
2024-01-04 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
Skyrmion and helical states in thin layers of magnets and liquid crystals
新型的桶形手性Skyrmions可以作为孤立的拓扑缺陷或作为束缚态存在于磁性纳米层中，具有内在的和表面/界面诱导的手性。手性调制的平衡参数计算作为施加的磁场，层的厚度，和表面和体积单轴各向异性的值的函数允许找到最佳的参数在磁性纳米层的skyrmionic状态。我们的研究结果还表明，在垂直锚定平滑skyrmionic纹理可以诱导作为一个有趣的替代常见的向错渗透模式的细胞。
2014-04-28 cond-mat.mes-hall
Current-Driven Skyrmion Dynamics and Drive-Dependent Skyrmion Hall Effect in an Ultrathin Film
磁性skyrmions是手征自旋纹理，持有作为纳米级信息载体的巨大希望。自从他们在室温下首次观测以来，在电流诱导操纵方面取得了进展，在杂散场耦合多层膜中报道了快速运动。然而，复杂的自旋纹理与混合手性和大的功耗在这些多层膜限制了他们的实际实施和基本了解其动力学。在这里，我们报告的电流驱动的运动的Néel skyrmions直径在100 nm的范围内的Pt/Co/MgO三层。我们发现，这些skyrmion可以驱动速度为100米/秒，并表现出驱动依赖的skyrmion霍尔效应，这是占钉扎效应。我们的实验得到了很好的证实的分析模型的skyrmion动力学以及微磁模拟，包括材料的不均匀性。这种良好的协议是由简单的skyrmion自旋结构，在我们的系统和一个彻底的表征其静态和动态特性。
2019-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Geometric symmetry and size-dependent skyrmion phase transitions in magnetic nanostructures
School of Materials and Physics, China University of Mining and Technology（中国矿业大学材料科学与工程学院）；College of Physics and Information Engineering, Shanxi Normal University（山西师范大学物理与信息工程学院）
研究磁性纳米结构中几何对称性、尺寸和外部磁场对单个Skyrmion态调控的相互作用，通过分析纳米圆盘、纳米正方形和纳米矩形，发现纳米圆盘的旋转对称性在直径增加时促进丰富的拓扑相变，从铁磁态到Skyrmion、Skyrmionium和多态，而正方形和矩形结构由于角落引起的去磁效应和对称性降低导致拓扑复杂性受抑制。在垂直磁场下，纳米圆盘在Skyrmionium和Skyrmion态之间发生场驱动相变，利用不对称性，正方形和矩形纳米结构在更宽的参数范围内稳定Skyrmion，这些发现突显了几何对称性作为设计参数，用于在自旋电子学应用中调控Skyrmion的稳定性和功能，如多态存储和可重构逻辑器件。
2026-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Rectangular and square skyrmion crystals on a centrosymmetric square lattice with easy-axis anisotropy
我们报告我们的理论结果上出现的矩形和正方形形状的磁性skyrmion晶体的中心对称的正方形晶格的磁各向异性。通过对正方形晶格上的易轴单离子各向异性受抑自旋模型进行模拟退火，我们发现动量空间中相互作用的竞争导致了两个skyrmion晶体的形成，其中skyrmion核以矩形或正方形晶格的方式排列。特别是高次谐波波矢处的相互作用对稳定方形/矩形Skyrmion晶体起着重要的作用。我们的研究结果为进一步探索中心对称四元体系中的Skyrmion宿主材料提供了参考。
2022-05-18 cond-mat.mes-hall
Tunable Spike-Timing-Dependent Plasticity in Magnetic Skyrmion Manipulation Chambers
本文设计基于三腔斯格明子操控的神经形态器件，以中央腔斯格明子数量编码权重，并通过微磁模拟证明电流时序可实现可调STDP与类脑学习。
2024-05-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Curvature-induced skyrmion deformation
本文结合一阶微扰理论与自旋晶格模拟，研究圆柱壳曲率导致的 Néel 与 Bloch 斯格明子椭圆形变、取向规律及大曲率下的坍缩行为。
2024-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Skyrmion elongation, duplication and rotation by spin-transfer torque under spatially varying spin current
数值研究了空间变化的自旋流对Skyrmion的影响。结果表明，不均匀的电流密度诱导的Skyrmion的伸长。可以使用不同强度和持续时间的电流脉冲来控制该伸长。长的电流脉冲导致分裂，形成两个副本的初始skyrmion，而对于短脉冲的细长skyrmion通过在MHz-GHz频率范围内的旋转松弛回到其初始圆形状态。频率取决于阻尼系数的强度。
2021-03-28 cond-mat.mes-hall
Transformation of a cellular skyrmion to polyomino-like structures
本研究通过编程电流脉冲操控人工钉扎图案上的细胞状斯格明子，实现其向I、L、Z、T等形状的多联骨牌类结构转变且保持拓扑电荷，为拓扑自旋结构应用提供新途径。
2024-07-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Controlled anisotropic dynamics of tightly bound skyrmions in a synthetic ferrimagnet due to skyrmion-deformation mediated by induced uniaxial in-plane anisotropy
我们研究了合成铁磁物质中紧密束缚的两个skyrmion态的skyrmion变形对速度和斜偏转角的依赖性。我们condsider在这里，一个平面内单轴磁晶各向异性项，以诱导横向形状失真和整体尺寸调制的skyrmion由于减少的有效面外各向异性，从而影响skyrmion速度，偏斜偏转和诱导各向异性在这些量相对于驱动电流角。由于合成亚铁磁体中的偶极相互作用受挫，可以用相对小的诱导各向异性常数诱导相当大的skyrmion变形，从而可以实现宽范围的调谐。我们还分析表明，skyrmion变形的后果，在一定条件下，导致skyrmion偏转相对于驱动电流的角度，无关的拓扑电荷。结果进行了分析相结合的微磁模拟和化合物粒子描述内的Thiele形式主义，从一个整体的迁移率张量构建。这项工作提供了一个额外的路径，对原位调整的skyrmion动力学。
2018-07-19 cond-mat.mes-hall
Energy-efficient antiferromagnetic skyrmion creation and its dynamics in structure-dependent magneto-elastic coupling
本文提出利用表面声波诱导动态应变在反铁磁体中节能成核斯格明子，并通过Thiele方法揭示NiO型/CoO型材料中磁弹耦合对斯格明子动力学的调控机制。
2025-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The dynamics of skyrmion shrinking
本文通过构建有效连续介质模型，研究磁性斯格明子坍缩前的收缩动力学，发现其半径从指数衰减过渡到临界时间附近的平方根减小，并揭示了临界时间与晶格常数的对数依赖关系及不同构型间的转变。
2025-03-07 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
Temperature and magnetic field dependence of the internal and lattice structures of skyrmions by off-axis electron holography
用离轴电子全息术研究了B20型FeGe中磁skyrmion的内部结构和晶格结构。分析了单个Skyrmions的磁矩随温度、磁场和角度的变化关系。而内部skyrmion形状被发现随磁场，skyrmion间的距离几乎保持不变的晶格相。局部磁矩的振幅被发现依赖于温度，而skyrmion形状不。从一个圆形的六角skyrmion结构的偏离观察到的晶格相。
2016-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Minimal Radius of Magnetic Skyrmions: Statics and Dynamics
在很宽的外加磁场和材料参数范围内，孤立的磁skyrmion凝聚成skyrmion晶格。虽然孤立的skyrmions及其晶格对应物的几何形状强烈依赖于场和Dzyaloshinski-Moriya相互作用，但这个问题在以前的研究中没有得到充分解决。同时，这些信息对于应用是极其重要的，因为对于基于skyrmion的存储器和逻辑器件，必须调整skyrmion的大小和skyrmion间的距离。在这项研究中，我们阐明了尺寸和密度依赖的相图显示传统的相位场与材料参数空间的蒙特卡罗模拟的离散晶格。所得到的图使我们能够建立，在连续极限，skyrmions在一个离散的晶格不能小于一些临界尺寸，并有一个非常具体的形状。这些最小的skyrmions对应于微磁配置之间的铁磁和skyrmionic状态的能量障碍。此外，我们使用原子的Landau-Lifshitz-Gilbert模拟研究的skyrmion湮灭的动力学。结果表明，这一过程包括两个阶段：连续的Skyrmion收缩和不连续的湮灭。详细分析了这一动力学过程。
2016-01-19 cond-mat.mes-hall
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
Dynamics of an elliptical ferromagnetic skyrmion driven by the spin-orbit torque
磁skyrmion是一个很有前途的积木开发信息存储和计算设备。它可以被稳定在一个铁磁薄膜与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（磁）。运动的铁磁skyrmion可能表现出skyrmion霍尔效应，即skyrmion在自旋流的驱动下表现出横向位移。在这里，我们数值计算和理论研究的电流驱动的动力学的铁磁纳米尺度skyrmion的各向异性的双折射的存在下，其中的skyrmion具有椭圆形。研究了椭圆Skyrmion的Skyrmion霍尔效应。研究发现，通过调节椭圆Skyrmion的形状，可以控制Skyrmion的Hall角。我们的结果揭示了斯基米恩形状与斯基米恩霍尔效应之间的关系，这对于构建具有优选斯基米恩霍尔角的基于斯基米恩的自旋电子器件可能是有用的。此外，我们的研究结果提供了一种方法，最小化的Skyrmion霍尔角的应用程序的基础上的直线运动的Skyrmion。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Origin of robust interaction of spin waves with a single skyrmion in perpendicularly magnetized nanostripes
我们研究了在垂直磁化的CoFeB纳米带中传播的自旋波（SW）和单个Skyrmion之间的相互作用，其中磁性层与W和MgO交界。微磁数值计算显示，入射SW和skyrmion之间的强大相互作用引起了特定SW频率的相当大的向前skyrmion运动（例如，这里：fsw = 12 - 19 GHz）。另外，发现存在足够低的阈值场幅度，例如，0.1 fsw = 15 GHz SW时的kOe。这种依赖于频率的相互作用起源于SW与Skyrmion的内部模式的鲁棒耦合，通过SW的线性动量传递扭矩作用于Skyrmion。这项工作提供了没有电子流的Skyrmion运动的全磁控制，并有助于进一步理解在狭窄的几何形状的磁振子和拓扑孤子之间的相互作用。
2015-08-24 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
Self-Consistent Field Theory studies of the thermodynamics and quantum spin dynamics of magnetic Skyrmions
引入自洽场论，研究了含磁性Skyrmion的$S = 1$量子自旋系统的热力学和自旋动力学.计算了Skyrmion分布和相图的温度依赖性。结果表明，Skyrmion进行相变的铁磁相的第一阶随着温度的升高，而周围的铁磁体的磁化强度经历了相变的第二阶时，改变到顺磁相。通过求解含时的薛定谔方程，对电场驱动的Skyrmion湮灭过程进行了量子力学描述。结果进行了比较的轨迹的半经典描述的自旋期望值，使用类似于经典的Landau-Lifshitz-Gilbert方程的微分方程。
2016-10-21 cond-mat.mes-hall
Intrinsic skyrmions in monolayer Janus magnets
Skyrmion是一种具有保护拓扑结构的局域孤子自旋织构，在高密度、高能效的逻辑和存储器件中具有重要的应用前景。近年来，人们在磁性薄膜中发现了磁性skyrmions，并发现它们可以通过界面间的Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）和外部磁场来稳定。磁性单层材料中的特殊效应尚未得到深入研究。在这里，我们研究了一个家庭的单层Janus范德华磁体，MnSTe，MnSeTe，VSeTe，和MnSSe的内禀磁skyrmions，通过第一性原理计算结合微磁学模拟。具有面外几何非对称性和强自旋轨道耦合（SOC）的单层Janus MnSTe、MnSeTe和VSeTe具有大的内禀自旋角动量，这可以在零磁场下稳定单层MnSTe和MnSeTe中的亚50 nm内禀skyrmions。而易磁化轴在面内的单层VSeTe形成磁畴而不是skyrmions。此外，skyrmions的大小和形状可以通过外部磁场来调节。因此，我们的工作激发了一个新的远景，寻找内在的skyrmions在原子尺度的磁铁。
2019-10-30 cond-mat.mes-hall
Role of an additional interfacial spin-transfer torque for current-driven skyrmion dynamics in chiral magnetic layers
由于自旋霍尔效应，Skyrmions可以被自旋-轨道力矩驱动。在这里，我们的模型超薄多层膜的额外贡献，所产生的自旋积累在重金属/铁磁界面，并观察大范围的skyrmion直径的影响。界面自旋转移力矩和自旋轨道力矩的组合导致skyrmion运动，这有助于解释skyrmion直径小于100 nm时观察到的小skyrmion霍尔角。我们发现，这个额外的长期有一个显着的影响skyrmion动力学，并导致迅速降低skyrmion霍尔角小skyrmion直径，以及skyrmion霍尔角与skyrmion速度依赖几乎独立的表面粗糙度特性。此外，各种无序的能量景观，在表面粗糙度的形式，对skyrmion霍尔角和速度的影响被证明是在很大程度上驱动器依赖。我们的研究结果与实验结果吻合良好，从而得出结论，界面自旋转移力矩应包括在微磁学模拟再现实验结果。
2020-11-13 cond-mat.mes-hall
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
Diameter-independent skyrmion Hall angle in the plastic flow regime observed in chiral magnetic multilayers
磁性Skyrmions是拓扑学上非平凡的纳米级物体。它们的拓扑结构起源于它们的手性畴壁缠绕，支配着它们对运动诱导力的独特响应。当受到电流时，自旋织构的手性缠绕导致skyrmion轨迹的偏转，其特征在于相对于所施加的力方向的角度。这个Skyrmion Hall角被认为是Skyrmion直径相关的。与此相反，我们的实验研究发现，在塑性流动制度的Skyrmion霍尔角是直径无关的。在平均速度为6 $\pm$ 1 m/s时，测得平均Skyrmion Hall角为9° $\pm$ 2°。事实上，在塑性流动区，skyrmion动力学是由当地的能源景观，如材料缺陷和当地的磁位形。
2019-08-12 cond-mat.mes-hall
Reorientation transition between square and hexagonal skyrmion lattices near the saturation into the homogeneous state in quasi-two-dimensional chiral magnets
该研究基于手性磁体Dzyaloshinskii理论，揭示了饱和场附近六角斯格明子晶格经方形晶格再到均匀态的相变路径，阐明了两种晶格重取向转变由斯格明子内外能量竞争与堆积密度决定的机制。
2024-08-19 cond-mat.mes-hall
Formation of Néel Type Skyrmions in an Antidot Lattice with Perpendicular Magnetic Anisotropy
磁性Skyrmions是在具有面外各向异性的磁性薄膜中发现的类粒子手性自旋织构，被认为是下一代数据存储器件中潜在的信息载体。尽管对skyrmions的性质及其动态特性进行了深入的研究，但仍有几个关键挑战需要解决。特别是在室温下Skyrmion的可重复产生、稳定和限制。在这里，我们提出了一种方法，用于捕获纳米尺寸的磁性skyrmions在阵列的磁性拓扑缺陷的反点晶格的形式。利用微磁学模拟，我们阐明了反点晶格中skyrmion的形成，并表明捕获依赖于反点晶格参数。扫描透射X射线显微镜测量证实了这种行为。这一证明，一个磁性antidot晶格可以实现作为主机捕捉skyrmion和skyrmion为基础的设备的实验研究提供了一个新的平台。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall
Symmetry breaking in spin spirals and skyrmions by in-plane and canted magnetic fields
利用扫描隧道显微镜研究了低温下面内和倾斜磁场对Ir（111）衬底上钯和铁原子双层岛中自旋螺旋和skyrmion的影响。结果表明，自旋螺旋的传播方向由岛的边界决定，这可以用三角晶格上的平衡态计算来解释。通过应用面内场，自旋螺旋重新定向其传播方向并变得扭曲，从而允许证明其摆线性质。此外，它表明，skyrmions的形状是扭曲的倾斜领域，允许确定的意义上的磁化旋转所执行的界面Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用。
2016-03-18 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-generated spinmotive forces in inversion broken ferromagnets
RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（RIKEN 新兴物质科学中心）；Advanced Science Research Center, Japan Atomic Energy Agency（日本原子能研究机构先进科学研究中心）
该研究解析分析反演破缺铁磁体中磁性斯格明子平移运动产生的自旋电动势，推导两类自旋轨道耦合对应的自旋相关电场显式公式，明确其对斯格明子结构与自旋轨道耦合的依赖，为相关现象理解与实验电压估算提供支撑。
2019-07-08 cond-mat.mes-hall
Avalanches and Criticality in Driven Magnetic Skyrmions
我们使用数值模拟表明，缓慢驱动的skyrmions相互作用的随机钉扎移动通过相关的跳跃或雪崩。雪崩呈现幂律分布在其持续时间和大小，和不同的雪崩持续时间的平均雪崩形状可以缩放到一个通用的功能，在非平衡临界状态的系统的理论预测一致。Skyrmions的一个显著特征是非耗散的马格努斯项的影响。当我们增加马格努斯项与阻尼项的比率时，行为的普适性类别发生变化，平均雪崩形状变得越来越不对称，并且单个雪崩在垂直于其自身密度梯度的方向上表现出运动。
2017-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Non-circular skyrmion and its anisotropic response in thin films of chiral magnets under tilted magnetic field
本文研究了倾斜磁场作用下手征磁体薄膜中Skyrmion的平衡和动力学性质。单个Skyrmion的形状是非圆形的，并且Skyrmion密度随着与膜法线的倾斜角而减小。因此，两个skyrmions之间的相互作用除了取决于它们之间的距离外，还取决于它们之间的相对角度。在垂直磁场下的三角形晶格的skyrmions扭曲成一个中心的矩形晶格的倾斜磁场。对于低skyrmion密度，skyrmion形成链状结构。非圆Skyrmions的动力学响应依赖于外部电流的方向。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion-based Magnetic Traps for Ultracold Atoms
我们证明了孤立磁skyrmion产生的杂散场可以用来囚禁超冷原子。特别地，通过两个孤立的skyrmion场的结合，可以产生超冷原子的环形和双阱囚禁势。这些磁阱的几何尺寸、势垒、俘获频率和马约拉纳损耗率可以通过外部磁场或器件结构来调节。这些结果对利用现代自旋电子学技术操纵磁skyrmion来研制原子电子学器件有一定的参考价值。
2020-01-10 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Robust dynamics of antiferromagnetic skyrmion driven by spin-polarized current in small thin disks
我们研究了反铁磁薄圆盘中的skyrmion组态和动力学。结果表明，skyrmion获得振荡动力学与定义良好的振幅和频率，可以控制的自旋极化电流的需求。这样的动力学在两个半盘之间的界面不能明显改变动力学的意义上是鲁棒的。事实上，尽管穿过这个界面，skyrmion仍然保持振荡。skyrmion发现的方法是通过修改其核心区域的形状，使其总能量在几个周期内保持不变。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
