Inertia and chiral edge modes of a skyrmion magnetic bubble
薄膜铁磁体中涡旋的动力学类似于均匀磁场中带电无质量粒子的运动。类似的动力学预计其他磁纹理与非零skyrmion数。然而，最近的数值模拟显示，skyrmion磁泡显示出显着偏离这个模型。我们证明了Skyrmion气泡具有惯性，并从薄膜铁磁体的标准理论推导出其质量。除了质心运动之外，其他低能模式是气泡边缘以不同速度沿相反方向行进的波。
2012-08-22 cond-mat.mes-hall
Generation of magnetic skyrmion bubbles by inhomogeneous spin Hall currents
最近的实验表明，磁skyrmion气泡可以产生和注入在室温下的薄膜[W。Jiang等人，Science第349卷，283（2015）]。在这里，我们证明，使用微磁建模，这样的skyrmions可以产生由一个不均匀的自旋霍尔扭矩在Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（DMIs）的存在。在实验中的Ta/Co $_{20}$ Fe $_{60}$ B $_{20}$薄膜中，气泡是相当小的;然而，skyrmion气泡是稳定的，或者至少在观测时间尺度上是亚稳定的。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Blowing Polar Skyrmion Bubbles in Oxide Superlattices
类粒子拓扑结构，如skyrmions和涡旋，由于其丰富的物理内涵和潜在的广泛应用，引起了人们越来越多的兴趣。在这里，我们发现极性skyrmion气泡和有序的涡旋阵列在铁电超晶格在电场下的可逆切换，让人想起流体力学中的高原-罗利不稳定性。构造了电场相图，显示了观测到的极skyrmion的宽稳定窗口。本研究为铁电拓扑结构和场致拓扑相变的计算设计提供了一个示范。
2017-11-03 cond-mat.mes-hall
Skyrmionic spin Seebeck effect via dissipative thermomagnonic torques
从随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程出发，导出了热磁力矩及其“$β$型”耗散修正。“$β$型”耗散修正描述了磁动力学和磁振子电流之间的粘性耦合，它源于磁序的自旋错轨。我们表明，热磁扭矩是重要的描述温度梯度诱导运动的螺旋磁体中的skyrmions而耗散校正中起着至关重要的作用，在产生横向马格努斯力。我们建议检测这样的skyrmionic运动采用横向自旋Seebeck效应几何。
2015-05-26 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 skyrmion auto-oscillations in a ferromagnet under spin transfer torque
在具有Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的铁磁材料中，Skyrmion可以稳定在纳米盘几何形状中。我们应用自旋力矩均匀的空间和时间，并观察到数值的skyrmion设置在稳定的旋转运动围绕一个点的纳米盘中心。我们给出了一个理论描述的新兴的自动振荡动力学的基础上的旋转运动的呼吸模式的skyrmion和相关的振荡的面内磁化耦合。分析表明，在这种简单的装置中，自振荡的实现是由于手征对称性破缺。因此，我们认为，该系统是变成一个自旋力矩振子由于手征DM相互作用。
2018-08-04 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
Current-driven dynamics and ratchet effect of skyrmion bubbles in a ferrimagnetic insulator
磁skyrmions是一种紧凑的手性自旋织构，具有丰富的拓扑现象，并具有开发高密度存储器件和由自旋电流驱动的新型计算方案的潜力。在这里，我们展示了室温下的界面稳定性和电流驱动的控制skyrmion气泡的亚铁磁绝缘体Tm 3Fe 5 O 12（TmIG）耦合到Pt。我们跟踪电流引起的运动的个别skyrmion气泡。晶体的亚铁磁有序性以及自旋-轨道矩和钉扎的相互作用决定了TmIG中的skyrmion动力学，并导致以负偏转角和跳跃运动为特征的强skyrmion霍尔效应。此外，我们表明，速度和脱钉阈值的skyrmion气泡可以修改交换耦合TmIG的面内磁化Y3 Fe 5 O 12层，扭曲的自旋纹理的skyrmion，并导致其动态方向相关的整流。这种效应相当于一个磁性棘轮，被用来控制一个类似跑道的装置中的skyrmion流。
2023-01-19 cond-mat.mes-hall
Elongated Skyrmion as Spin Torque Nano-Oscillator and Magnonic Waveguide
由于自旋力矩纳米振荡器在未来微波通信技术和神经形态计算中的潜在应用，近几十年来，它在理论和实验上得到了广泛的研究。在这项工作中，我们提出了一个基于skyrmion的自旋矩纳米振荡器驱动的空间均匀的直流电，其中skyrmion是由两个钉扎位点限制。不同于其他基于skyrmion的振荡器，产生的圆周运动或呼吸模式的skyrmion，稳态振荡运动产生的周期性变形的拉长skyrmion。通过微磁学模拟，我们发现振荡频率依赖于驱动电流、阻尼常数以及钉扎位置的特性。这种对直流电的非线性响应被证明是普遍的，并且也可以出现在反回旋子、回旋子和畴壁的情况下。此外，细长的skyrmion拥有矩形状的畴壁，它也可以作为一个磁振子波导。利用自旋波在该波导中的传播，我们提出了一种逻辑门的器件设计，并演示了其性能。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall
Skyrmion dynamics in chiral ferromagnets under spin-transfer torque
研究了自旋转移力矩作用下具有易轴各向异性的Dzyaloshinskiii-Moriya材料中Skyrmions的动力学行为。特别是，我们研究了运动的拓扑skyrmion与skyrmion数$Q=1$和一个非拓扑skyrmionium与$Q=0$使用它们的线性动量，维里关系，和数值模拟。非拓扑的$Q=0$斯基尔米翁在电流方向上加速，它要么以恒定的速度达到稳定状态，要么被拉长到无穷大。稳态速度由电流和耗散之间的平衡给出，并且具有上限。与此相反，拓扑$Q=1$ skyrmion收敛到一个恒定的速度在一个角度的电流流动的稳定状态。当自旋电流停止时，$Q=1$斯基尔米恩子自发地被钉扎，而$Q=0$斯基尔米恩子继续传播。传播skyrmionium的精确解被确定为在以前的工作数值方程的解决方案。在纯交换模型的情况下，给出了传播skyrmions的进一步精确结果。行波解提供了自旋极化电流将导致Skyrmion或Skyrmionium刚性运动的论据。
2015-08-19 cond-mat.mes-hall
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
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
Skyrmion Based Spin-Torque Nano-Oscillator
利用微磁学模拟方法，研究了铁磁圆形纳米点中磁性skyrmion在圆形纳米柱参考层产生的自旋力矩驱动下的自激振荡.我们证明，通过降低单轴各向异性常数（$K_u$）的值，skyrmion的速度可以增加，利用这一性质，skyrmion振子的回转频率可以提高。skyrmion在较高电流密度下的湮灭限制了振荡器的回转频率，而通过修改纳米点边缘处的$K_u$值，我们能够保护skyrmion在较高电流密度下不被湮灭，这又增加了基于skyrmion的振荡器的回转频率。通过对纳米带中Skyrmion运动速度的线性拟合，我们还预测了纳米点中Skyrmion的旋转频率，直观地证明了我们想法的正确性。我们还改变了纳米盘的半径，以观察其对skyrmion的影响。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall
A skyrmion-based spin-torque nano-oscillator
提出了一种基于磁skyrmion自持振荡的自旋矩纳米振荡器模型。该系统涉及圆形纳米柱几何形状，其包括具有强Dzyaloshinkii-Moriya相互作用的无磁膜磁性层和具有涡旋状自旋配置的偏振器层。它示出，由于电流垂直于膜平面的自旋转移扭矩导致skyrmion回转，所产生的几何限制之间的竞争，由于边界边缘和涡旋状极化的自旋扭矩。这种振荡的现象学的开发和定量分析使用微磁学模拟。它还表明，弱无序由于随机各向异性变化不影响的主要特征的稳态回转。
2016-01-30 cond-mat.mes-hall
Dynamics of ferrimagnetic skyrmionium driven by spin-orbit torque
磁性Skyrmionium是一种具有纳米尺度和高迁移率的类Skyrmion自旋织构。它是一种拓扑简单但动态稳定的结构，可以作为下一代自旋电子存储和计算设备的非易失性信息载体。在这里，我们研究的动力学skyrmionium驱动的自旋力矩在亚铁磁纳米轨道。结果表明，运动方向由Skyrmionium的内部构型和自旋极化矢量共同决定。此外，由内禀Skyrmion霍尔效应引起的Skyrmionium形变不仅与驱动力的大小有关，而且与净角动量有关。亚铁磁Skyrmionium在角动量补偿点处最稳定，其动力学与反铁磁Skyrmionium非常相似。斯基尔米恩霍尔效应是完全禁止的，其中可以通过测量磁化来观察斯基尔米恩的位置。此外，电流诱导动力学的亚铁磁skyrmionium的铁磁和反铁磁skyrmionium进行了比较。我们还比较了亚铁磁Skyrmionium和Skyrmion的运动。我们的研究结果将为亚铁磁自旋电子学器件的发展开辟一个新的领域。
2021-11-23 cond-mat.mes-hall
Single spin sensing of domain wall structure and dynamics in a thin film skyrmion host
Skyrmions是纳米级的磁性结构，具有未来低功耗存储器或逻辑器件的前景。在这项工作中，我们展示了新的扫描技术的基础上，氮空位中心磁强计，同时探测的磁动力学和结构的室温skyrmion气泡在薄膜系统Ta/CoFeB/MgO。我们确认了这种材料中的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手性，并提取了Skyrmion气泡的螺旋角。我们的测量结果还表明，在这种材料中的skyrmion气泡的大小在离散的步骤中变化，取决于当地的钉扎环境，其平均大小动态确定为它们的域壁之间的钉扎站点跳。此外，增加磁场噪声附近的所有skyrmion气泡畴壁观察。这些测量突出了在薄膜系统中skyrmion气泡畴壁和钉扎位点的内部自由度之间的相互作用的重要性。我们的观察结果具有相关性的未来设备的基础上skyrmion气泡钉扎相互作用将确定电流驱动的运动的重要方面。
2018-12-05 cond-mat.mes-hall
Effect of inter-layer spin diffusion on skyrmion motion in magnetic multilayers
众所周知，由于自旋-霍尔效应，可以使用自旋-轨道力矩来驱动Skyrmions。在这里，我们显示了额外的贡献，在多层堆栈中产生的垂直自旋电流由于层间扩散的自旋积累在skyrmion。这种额外的界面自旋力矩在形式上类似于面内自旋转移力矩，但在超薄膜中显著增强，并且作用方向与电子流相反。这种扩散的自旋扭矩和自旋轨道扭矩的组合结果在skyrmion运动，这有助于解释观察到的小skyrmion霍尔角，即使与中等的磁化阻尼值。进一步研究了材料缺陷对阈值电流和Skyrmion霍尔角的影响。地形表面粗糙度，小到一个单一的单层变化，被证明是一个重要的影响因素，在超薄膜，从而与实验观察结果吻合良好。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
Theory of skyrmion states in liquid crystals: axisymmetric cholesteric bubbles (spherulites)
在Oseen-Frank理论中，我们得到了具有垂面锚定的手征液晶层中轴对称局域态的数值精确解。这些解描述了最近在受限手性向列中观察到的二维skyrmions [P.J.Acherman et al.Phys.Rev.E90，012505（2014）]。我们强调，这些孤立子状态的出现是由于一个基本的稳定机制，负责在立方helimagnets和其他非中心对称凝聚态系统的skyrmions的形成。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall
Nonzero Skyrmion Hall Effect in Topologically Trivial Structures
人们普遍认为，Skyrmion霍尔效应，通常破坏设备应用，消失的整体拓扑结构平凡的结构，如（合成）反铁磁skyrmion和skyrmionium由于马格努斯力的补偿。然而，在这份手稿中，我们报告说，在相反的情况下，自旋转移扭矩驱动的skyrmion运动，这一概念通常是错误的自旋轨道扭矩驱动的对象。我们发现，skyrmion霍尔角是直接关系到他们的螺旋度，并施加了一个意想不到的路障开发速度更快，更低的输入赛道存储器的基础上自旋轨道扭矩。
2021-10-13 cond-mat.mes-hall
Spin-wave mediated interactions for Majority Computation using Skyrmions and Spin-torque Nano-oscillators
磁skyrmion的全电子成核、探测和操纵的最新进展，揭示了基于skyrmion的自旋电子器件的巨大潜力。在这里，我们通过微磁模拟表明，稳定的磁振荡的STNO辐射自旋波（SW），可以在附近的skyrmions的存在下散射。由STNO发射的SW和由Skyrmion散射的SW之间的干扰引起了有趣的动力学，导致STNO的磁振荡的放大或衰减。在强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）的存在下，放大的磁振荡演化成新的Skyrmion。这些skyrmions和STNO之间的相互作用被发现是相同的尼尔型和布洛赫型skyrmions，并没有观察到域壁和STNO之间。这些发现提供了一个新的视角，在处理信息使用单skyrmions，我们提出了一个3位的多数门逻辑应用。
2019-05-21 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Hall effect and shape deformation of current-driven bilayer skyrmions in synthetic antiferromagnets
本文通过拉格朗日形式与微磁学模拟，揭示了合成反铁磁体中电流驱动双层斯格明子的霍尔效应与椭圆变形规律，并给出基于反铁磁交换矩的直观解释，为斯格明子赛道存储器等应用提供理论依据。
2025-07-21 cond-mat.mes-hall
Skyrmions in coupled spin torque nano-oscillator structures
在目前的工作中，使用微磁学模拟，我们表明，磁耦合效应在自旋力矩纳米振荡器（STNO）的耦合系统中的skyrmion的创建过程中起着非常重要的作用。首先，我们已经确定了一个孤立的STNO的磁基态的垂直单轴各向异性（PUA）和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的不同值（PZ）。接下来，我们施加了一个垂直的脉冲极化电流密度（J），并发现有可能从基态为单个磁畴的圆盘中产生亚稳态的Néel skyrmion。从这些结果中，我们获得了极化电流强度与施加电流脉冲的时间的相图，对于不同的参数值，例如PUA、PSNR和STNO之间的距离。我们的研究结果表明，根据STNO之间的分离距离，所需的电流密度，以创建一个skyrmion的变化，由于磁相互作用。
2018-12-11 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
Bidirectional motion of antiferromagnetic skyrmions driven by competing spin torques
The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳））；Beihang University（北京航空航天大学）；Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州国际创新研究院）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）
研究反铁磁斯格明子在电流驱动的自旋转移矩和自旋轨道矩作用下的动力学，发现低电流密度下单向运动的斯格明子在电流超过阈值时可反向运动，并基于此设计可编程逻辑门。
2026-10-28 cond-mat.mes-hall
Topological spin-torque diode effect in skyrmion-based magnetic tunnel junctions
本研究提出并验证了基于斯格明子的磁性隧道结中的拓扑自旋扭矩二极管，实现了室温下对斯格明子动力学的电激发与检测，为节能微波器件提供了新方案。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall
Manipulating the Topology of Nanoscale Skyrmion Bubbles by Spatially Geometric Confinement
中心对称磁体中磁skyrmion泡的发现受到研究界越来越多的关注，这是由于自旋拓扑织构的迷人物理学及其在自旋电子学中的可能应用。然而，关键的挑战仍然存在，如如何操纵skyrmion气泡的成核，以排除平凡的气泡或亚稳态skyrmion气泡，通常与skyrmion气泡在中心对称磁体中共存。在这里，我们报告已经成功地执行了这项任务，通过应用空间几何约束的中心对称受挫Fe 3Sn 2磁体。我们证明了空间几何约束确实可以稳定的skyrmion泡，有效地抑制平凡泡和亚稳态skyrmion泡的形成。我们还表明，限制Fe 3Sn 2纳米带中的skyrmion气泡的成核的临界磁场是急剧减少，由一个数量级，比在没有几何约束的薄板所需的。通过分析纳米条纹的宽度和厚度对skyrmion泡自旋织构的影响，我们推断skyrmion泡的拓扑跃迁与偶极-偶极相互作用密切相关，这与理论模拟结果一致.这里呈现的结果代表了操纵skyrmion气泡的拓扑自旋纹理的重要一步，使我们更接近于实现基于skyrmion的赛道存储器件的制造。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Spin current pumped by resonant skyrmion
自旋抽运是自旋电子学中一种被广泛认可的产生自旋电流的方法，它被认为是一个与自旋转移矩等效的基本动力学过程。在这项工作中，我们从理论上验证了振荡的自旋电流可以从微波驱动的呼吸skyrmion泵。与铁磁共振相比，skyrmion自旋泵浦可以用相对较低的频率激发，并且电流密度大于普通的铁磁共振自旋泵浦。基于Skyrmion自旋抽运，我们建立了一个高读取速度的跑道存储器模型，其读取速度比SOT（spin-orbit torque）/STT（spin-transfer torque）Skyrmion跑道存储器高一个数量级.我们的工作探索了skyrmion中的自旋泵现象，这可能有助于skyrmion基器件的应用。
2019-09-16 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
Zero-field deterministic all-optical writing and annihilation of nanometer-scale skyrmion bubbles
本文通过单飞秒激光脉冲实现了无磁场下单个Skyrmion的确定性全光写入与湮灭，为Skyrmion应用提供了新的研究方向。
2025-12-22 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Torques and Anisotropic Magnetization Damping in Skyrmion Crystals
手征磁体中磁化梯度的长度尺度由相对论性的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用决定。因此，即使是传统的自旋转移扭矩控制的相对论自旋轨道耦合在这些系统中，和额外的相对论修正电流引起的扭矩和磁化阻尼成为重要的电流驱动的磁化动力学的完整理解。本文从理论上研究了立方手征磁体中反应性和耗散性的均匀自旋轨道矩以及各向异性阻尼对电流驱动Skyrmion动力学的影响。我们的研究结果表明，自旋轨道力矩起着显着的作用，电流诱导的skyrmion速度。耗散的自旋轨道力矩在skyrmions上产生相对论性的马格努斯力，而反应性的自旋轨道力矩产生对沿电流方向的漂移速度和与马格努斯力相关的横向速度的校正。自旋-轨道力矩对速度的修正与skyrmion尺寸成线性关系，与自旋-轨道耦合成反比。因此，反应性自旋轨道力矩修正可以是与非相对论贡献相同的数量级。更重要的是，耗散自旋轨道扭矩可以是主导力，导致偏转运动的skyrmions，如果扭矩表现出线性或二次关系的自旋轨道耦合。此外，我们证明了skyrmion速度是由各向异性磁化阻尼参数所决定的skyrmion的大小。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposed controlled creation and manipulation of skyrmions with spin-orbit torque
本文针对带缺口纳米轨道中自旋轨道矩产生斯格明子缺乏有效受控方法的问题，从理论上提出了一种在三端磁性异质结中实现斯格明子产生、驱动与删除的方案，为下一代自旋电子存储器件中斯格明子的操控技术设计提供了重要参考。
2025-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Creation of Localized Skyrmion Bubbles in Co/Pt Bilayers using a Spin Valve Nanopillar
我们制造的设备中的磁性纳米柱自旋阀接触的Co/Pt双层薄膜与垂直磁各向异性，以实现局部控制的纳米柱下的Co/Pt双层的域。我们的目标是开发的能力，成核，检测和湮灭磁性skyrmions在Co/Pt使用自旋极化电流从纳米柱。我们展示了区分纳米柱下的Co/Pt膜的局部行为的能力，并表明这两者可以彼此独立地切换。这允许我们隔离柱下的局部域，其可以使用施加的电流和磁场与Co/Pt膜的其余部分分开控制。微磁学模拟表明，这种局域畴具有Skyrmion对称性。我们的结果代表了使用局部自旋转移扭矩控制室温skyrmions的第一步。
2017-12-19 cond-mat.mes-hall
Magnetostatic interaction between two Bubble Skyrmions
对两个气泡skyrmions之间的相互作用进行了详细的解析和数值分析。从微磁计算的结果表明，作为静磁相互作用的函数的Skyrmion磁轮廓的参数的强烈依赖性。Skyrmion的磁芯和边宽大小的增加或减少取决于Skyrmion和单轴垂直各向异性之间的相对位置。特别是，当一个磁盘位于另一个磁盘上方时，随着磁盘之间的距离减小，会从布洛赫式Skyrmion配置过渡到内尔式Skyrmion配置。这种转变是由于它们之间的静磁相互作用。因此，可以在没有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的情况下稳定具有Néel组态的气泡Skyrmion。因此，这些结果可以用于需要使用这些配置的磁自旋电子器件中的skyrmions的参数控制。
2019-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of Topological Spin Hall Effect in Antiferromagnetic Skyrmion: Impact on Current-induced Motion
我们证明了反铁磁Skyrmions（AFM-Sks）的非平凡磁性织构促进了流动电子的非零拓扑自旋霍尔效应（TSHE）。这导致非绝热力矩的显著增强，从而提高了Skyrmion迁移率。当减小skyrmion尺寸时，这种非绝热扭矩增加，并且因此按比例缩小导致高得多的扭矩效率。在干净的AFM-Sks，我们发现一个显着的提升TSHE接近范霍夫奇点。有趣的是，这种效果是增强远离带隙中存在的非磁性间隙缺陷。此外，与它们的铁磁对应物不同，AFM-Sks中的TSHE随着无序强度的增加而增加，从而为这种效应的材料工程开辟了有希望的途径。
2017-09-09 cond-mat.mes-hall
Topological Hall Effect and Skyrmion-like Bubbles at a Charge-transfer Interface
探索由电荷转移和强自旋轨道耦合引起的奇异界面磁性对自旋电子存储器的未来发展具有重要意义。在这里，驼峰形霍尔效应从CaMnO 3/CaIrO 3/CaMnO 3三层结构的出现，调谐和解释进行了详细的研究。驼峰信号可以被识别为拓扑霍尔效应，表明存在Skyrmion样的磁泡;但也讨论了有争议的替代解释，其中信号是两个相互抵消的异常霍尔效应环路之间的伪影。首先，通过倾斜磁场方向，霍尔信号的演变表明气泡拓扑结构转变为更平凡的类型。其次，通过改变CaMnO 3的厚度，驼峰信号出现的最佳厚度被发现，这表明电荷转移分数的调谐。使用高分辨率透射电子显微镜，堆垛层错也被确定，区分顶部和底部CaMnO 3/CaIrO 3界面的电荷转移分数和可能的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。最后，自旋转移力矩实验揭示了启动气泡运动的低阈值电流密度约为10^9 A/m^2。这一发现为将Skyrmions与反铁磁自旋电子学相结合开辟了一条可能的途径。
2020-06-03 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-Skyrmionium Phase Separation and Laning Transitions via Spin-Orbit Torque Currents
本研究通过原子尺度模拟揭示斯格明子与斯格明子偶素混合物在自旋轨道力矩电流驱动下的部分阻塞、倾斜泳道及纯斯格明子运动晶相。
2025-02-13 cond-mat.mes-hall
Creation of Magnetic Skyrmion Bubble Lattices by Ultrafast Laser in Ultrathin Films
磁性Skyrmions是一种拓扑非平凡的自旋织构，在纳米尺度的自旋电子器件中作为稳定的信息载体具有很大的应用前景。开发基于Skyrmion的新型存储器和逻辑器件的主要挑战之一是在环境条件下快速和受控地创建磁性Skyrmion。在这里，我们证明了单一的超快（35 fs）激光脉冲诱导产生的skyrmion气泡和skyrmion气泡晶格的铁磁状态在室温下溅射磁性薄膜。随着激光能量密度的增加，skyrmion泡密度逐渐增加，最终达到饱和，形成无序的六方晶格。此外，我们提出的skyrmion气泡晶格配置导致增强的拓扑稳定性相比，孤立的skyrmion，这表明其有前途的数据存储中的使用。我们的发现揭示了在常见材料中skyrmion气泡晶格的光学方法，为新兴的基于skyrmion的记忆和突触设备铺平了道路。
2018-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Skyrmionic device for three dimensional magnetic field sensing enabled by spin-orbit torques
本研究提出一种基于[W/CoFeB/MgO]多层膜和自旋轨道矩的斯格明子器件，通过差分测量方案实现三维磁场传感，揭示了斯格明子拓扑转变导致电阻变化的传感机制。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall
Skyrmion dynamics in a chiral magnet driven by periodically varying spin currents
在这项工作中，我们研究了在一个交替的（交流）自旋电流诱导的手征磁铁板的自旋动力学。在交流电流作用下，由于Gilbert阻尼、自旋转移力矩和$ β$ -非绝热力矩效应，在Magnus力和粘性力的作用下，发现了Skyrmion在实空间中的周期性轨道.结果是通过数值求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程得到的，并可用描述Skyrmion核运动的Thiele方程来解释。
2016-12-06 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
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
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
Trochoidal motion and pair generation in skyrmion and antiskyrmion dynamics under spin-orbit torques
磁性磁膜中的斯基尔米子和反斯基尔米子的特征是描述自旋如何围绕其核心缠绕的拓扑电荷。该拓扑控制它们对刚性核心限制中的力的响应。然而，当内部核心激励相关时，动力学变得更加丰富。我们表明，电流引起的自旋轨道力矩可以导致的现象，如余摆线运动和skyrmion-antiskyrmion对生成，只发生在skyrmion或antiskyrmion，这取决于对称性的基础Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。这样的动力学是由核心变形引起的，导致了一个依赖于时间的螺旋度，它控制着Skyrmion和antiskyrmion核心的运动。我们通过原子自旋模拟，减少变量建模和机器学习算法的组合来计算动力学相图。它预测了自旋轨道力矩如何控制运动的类型以及通过反skyrmion播种产生skyrmion晶格的可能性。
2018-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque-driven skyrmion dynamics revealed by time-resolved X-ray microscopy
磁性Skyrmions是一种拓扑保护的自旋织构，具有吸引人的性质，适合于高密度和低功率自旋电子器件的应用。人们一直致力于理解磁skyrmion的动力学行为。然而，这种手征磁结构在真实空间中的超快动力学的实验观察，这是其准粒子性质的标志，迄今为止仍然难以捉摸。在这里，我们报告纳秒动力学的100 nm大小的磁skyrmion在电流脉冲的应用，使用时间分辨泵浦探测软X射线成像技术。我们证明了不同的动态激发态的磁skyrmions，电流引起的自旋轨道转矩触发，可以可靠地调整通过改变自旋轨道转矩的大小。我们的研究结果表明，磁skyrmions的动力学可以控制的纳秒时间尺度上的自旋-轨道扭矩，这表明在未来的超快和新颖的skyrmionic应用令人兴奋的机会。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Blowing Magnetic Skyrmion Bubbles
肥皂泡形成时，吹空气通过悬浮薄膜肥皂水和这种现象娱乐儿童和成人一样。从薄膜形成的肥皂泡伴随着拓扑转变，因此自然的问题是，这个概念是否适用于其他拓扑状态的产生。在这里，我们将展示如何磁拓扑结构，即一个skyrmion泡，可以在一个固态系统中以类似的方式产生。除了能够在一个新的物理系统中研究复杂的表面张力驱动的动力学，这一观察也具有实际意义，因为磁skyrmions的拓扑电荷已被设想为新的数据处理技术的信息载体。实现这一目标的一个主要目标是在室温下实验性地创造和操纵单个移动的skyrmions。通过在反转不对称性被破坏的系统中利用非均匀面内电流，我们实验性地将磁skyrmion泡吹过几何收缩。空间上发散的自旋-轨道力矩的存在引起磁畴结构的不稳定性，这使人联想到流体流动中的瑞利-高原不稳定性。在实验上，我们可以确定的电流与磁场相图的skyrmion形成，我们揭示了这些动态创建skyrmion的有效操纵，包括脱钉和运动。所展示的电流驱动的从条纹域到磁性skyrmion气泡的转变可以为实现基于skyrmion的自旋电子学提供额外的途径。
2015-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field-induced creation and directional motion of domain walls and skyrmion bubbles
由电场驱动的磁化动力学可以为信息技术提供长期的好处，因为它的超低功耗。同时，在由铁磁层和重金属层组成的界面非对称多层膜中，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用可以稳定拓扑自旋织构，如手征畴壁、skyrmion和skyrmion泡。这些拓扑自旋织构可以通过电场控制，并有望用于构建先进的自旋电子器件。在这里，我们提出了一个实验和数值研究的电场诱导的创建和定向运动的拓扑自旋纹理的磁性多层膜和跑道的厚度梯度和界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在室温下。我们发现，在一定条件下，电场诱导的手征畴壁定向运动伴随着Skyrmion泡的产生。我们还证明了电场的变化可以诱导Skyrmion泡的运动。我们的发现可能为开发具有超低功耗的基于skyrmion的设备提供机会。
2018-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital angular momentum and current-induced motion of a Skyrmion-textured domain wall in a ferromagnetic nanotube
通过建立畴壁的轨道角动量和电流感生力矩的理论，从理论上研究了铁磁纳米管中畴壁的电流感生动力学.具体地说，具有非平凡磁化沿圆周缠绕的畴壁具有有限的轨道角动量，它与其Skyrmion电荷和位置的乘积成正比，电流产生的力矩改变了畴壁的轨道角动量，从而驱动畴壁。电流引起的力矩被解释为电子向畴壁的轨道角动量转移，这是由于Skyrmion电荷产生的出射磁场引起的。我们的研究结果揭示了一个迄今未被承认的磁孤子的轨道自由度的效用。
2021-02-16 cond-mat.mes-hall
Bubble and Skyrmion Crystals in Frustrated Magnets with Easy-Axis Anisotropy
我们澄清了出现多个${\bf Q}$结构的晶格和易轴自旋各向异性的阻挫磁体的条件。通过考虑磁体的交换相互作用在动量空间中具有多个全局最小值，我们发现，这两种类型的各向异性稳定三重${\bf Q}$秩序。适度的各向异性导致磁场诱导的skyrmion晶体，其演化成气泡晶体以增加空间或自旋各向异性。气泡晶体表现出准连续的（魔鬼的楼梯）温度依赖的有序波矢，阻挫交换和强易轴各向异性之间的竞争的特点。
2016-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Controlling bubble and skyrmion lattice order and dynamics via stripe domain engineering in ferrimagnetic Fe/Gd multilayers
Universität Göttingen（哥廷根大学）；TU Wien（维也纳工业大学）；University of Vienna（维也纳大学）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）
通过条状磁畴工程调控铁磁Fe/Gd多层中的气泡和反ferromagnetic晶格秩序及动力学，实现对磁化动力学的精确控制。
2025-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A spiking neuron constructed by the skyrmion-based spin torque nano-oscillator
磁skyrmions是类似粒子的拓扑自旋配置，可以携带二进制信息，因此是未来自旋电子器件的有前途的构建模块。在这项工作中，我们调查的skyrmion动力学和注入电流的特性之间的关系，在skyrmion为基础的自旋扭矩纳米振荡器，其中的激发源是从一个点纳米接触在中心的纳米盘。研究发现，在自旋极化电流的驱动下，skyrmion会离开纳米盘中心，而在没有激励的情况下，skyrmion会回到初始位置.因此，我们提出了一种基于skyrmion的人工尖峰神经元，它可以有效地实现泄漏积分发射操作。我们通过微磁模拟研究了基于skyrmion的尖峰神经元的可行性。我们的研究结果可能为构建未来超高密度和超低能耗的磁神经网络提供有用的指导。
2020-03-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Current-Induced Helicity Reversal of a Single Skyrmionic Bubble Chain in a Nanostructured Frustrated Magnet
螺旋度表示Skyrmionic组态的面内磁矩涡旋方向。通过纯电手段逆转skyrmionic泡的螺旋度的能力已经在受抑磁系统中被预测，但其实验观察仍然具有挑战性。在这里，我们通过实验证明了纳米结构受抑Fe 3Sn 2磁体中skyrmionic气泡的电流驱动螺旋度反转。触发螺旋度反转所需的临界电流密度为109 - 1010 A/m2，相应的脉冲宽度为1 μs-100 ns。计算模拟表明，钉扎效应和偶极-偶极相互作用在螺旋反转过程中起着至关重要的作用。
2019-11-25 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
Skyrmion based microwave detectors and harvesting
磁skyrmions是拓扑保护的状态，是非常有前途的下一代超低功耗电子器件的设计。在这封信中，我们提出了一种基于磁隧道结的自旋转移力矩二极管与磁skyrmion作为基态和垂直偏振器图案化的纳米接触的局部注入电流。关键的结果是实现灵敏度（即检测电压超过输入微波功率）大于2000 V/W的优化接触直径的可能性。我们的结果对于识别一类新的非均匀基态自旋矩二极管是非常有用的。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall
