Spin structure and spin Hall magnetoresistance of epitaxial thin films of the insulating non-collinear antiferromagnet SmFeO$_3$
我们报告了一个反铁磁（AFM）的自旋结构成像和测量自旋霍尔磁阻（SMR）的绝缘非共线反铁磁SmFeO $_3$的外延薄膜的联合研究。X射线磁线性二向色性光电子显微镜测量显示SmFeO $_3$（110）的AFM自旋在膜的平面内排列。角相关的磁阻测量结果表明，SmFeO $_3$ /Ta双层膜表现出积极的SMR，在以前研究的共线AFM预期的负SMR相反。在较高的磁场下，SMR的振幅随外加磁场的增加而线性增加，表明AFM自旋的场致倾斜起着重要的作用。相反，在矫顽场附近，没有观察到可检测的SMR信号，表明AFM的SMR和倾斜磁化分量抵消。在50~K以下，SMR的振幅比室温下大2倍，这可能与Sm离子的长程有序有关。我们的研究结果表明，SMR是一个敏感的技术，非平衡自旋系统的非共线AFM系统。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability and dynamics of in-plane skyrmions in collinear ferromagnets
我们研究了共线铁磁异质结中面内skyrmions的产生和动力学。我们提出了一个最小的能量模型，这类磁纹理，确定与它兼容的晶体对称性，并提出材料的候选人，仅基于对称性，这些拓扑孤子的观察。我们计算精确的解决方案，在临界耦合的偶极相互作用的情况下，后者定义的关系$H = K$和$D = \sqrt{AK}$的外部磁场的强度和Dzyaloshinskii耦合常数，分别与$K$和$A$的各向异性常数和交换刚度的材料的平面skyrmions的能量模型。通过微磁学模拟，我们证明了面内skyrmion生产的可能性，通过i）畴壁的运动，通过几何收缩和ii）脱落的磁性杂质驱动的自旋转移扭矩。平面内skyrmion动力学自旋轨道力矩触发的解析和数值研究。我们的研究结果指向的可能性，设计赛道的面内skyrmions，其速度可以通过调整充电电流和均匀的背景磁化之间的角度进行调整，特别是，速度是最大的电流平行于易磁化轴，并成为零电流横向。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall
Spin Hall Magnetoresistance in a Canted Ferrimagnet
我们研究了亚铁磁体/正常金属双层膜中的自旋霍尔磁电阻效应，比较了共线和倾斜磁相的响应。在共线磁相，其中的子晶格磁矩都沿同一轴排列，我们观察到传统的自旋霍尔磁阻。相反，在倾斜相位，磁阻改变符号。使用原子自旋模型计算的磁配置，我们表明，电输运的不同的磁相可以合理化考虑个别的亚晶格磁矩取向。这使得基于磁输运的非共线磁纹理的研究成为可能。
2016-05-24 cond-mat.mes-hall
Sign reversal of anomalous Hall conductivity and magnetoresistance in cubic non-collinear antiferromagnet Mn$_3$Pt thin films
Mn $_3$ X非共线反铁磁体家族中Mn原子的二维Kagome自旋晶格结构在Berry曲率物理和相关的非平凡磁输运响应的探索中提供了实质性的兴奋。这些研究中的大部分是在六方晶系中进行的，主要是Mn $_3$ Sn和Mn $_3$ Ge，其中kagome平面的法线沿着[001]方向。本文报道了我们在立方Mn $_3$ Pt薄膜中的研究，其kagome面垂直于[111]晶轴。我们的研究揭示了一个空穴导电占主导地位的霍尔响应与非单调的温度依赖性的异常霍尔电导率（AHC），从9 $Ω^{-1}$厘米$^{-1}$在室温下增加到29 $Ω^{-1}$厘米$^{-1}$在100 K，其次是下降和意想不到的符号反转在较低的温度。在磁阻测量中也观察到类似的符号反转。我们把这个符号反转的过渡从贝里曲率为主的AHC在高温下的弱倾斜铁磁AHC响应在较低的温度下，低于70 K，所造成的重新取向的Mn力矩的戈薇平面。我们在Mn $_3$ Pt薄膜中的上述结果使它们与室温反铁磁自旋电子学的集成取得了进展。
2020-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous square vs. hexagonal nanoscale skyrmion lattices in Fe/Ir(111)
通过DFT与原子级自旋模型，揭示了Fe/Ir(111)中fcc堆叠形成方形斯格明子晶格而hcp堆叠倾向六角形近共线多Q态的机制，阐明多种交换相互作用对自旋晶格对称性的决定性作用。
2023-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Skyrmion meets magnetic tunnel junction: an efficient way for electrical skyrmion detection investigated by ab initio theory
在我们的原理证明研究中，我们研究了Skyrmions对磁阻输运的影响。特别是，我们表明，磁性隧道结是一个技术上有吸引力的和有前途的方式，非共线磁结构的电检测。所计算的效果是源于不同的k-状态之间的散射，不能单独通过状态密度来识别。我们的研究结果表明，检测效率强烈依赖于所使用的材料。
2019-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative tunneling magnetoresistance by canted magnetization in MgO/NiO tunnel barriers
通过测量隧道磁电阻和X射线磁圆二色性（XMCD），研究了在磁性隧道结中MgO势垒和铁磁电极之间插入超薄NiO层对隧道磁电阻的影响。磁电阻对偏置电压表现出很高的不对称性，在2.8K时出现负值-16%。我们将此归因于通过XMCD观察到的NiO层中的非共线自旋结构的形成。由于交换作用，界面Ni原子的磁矩相对于易磁化轴发生倾斜，且倾斜角随NiO厚度的增加而减小。非共线自旋密度泛函理论进一步支持了实验观测。
2011-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposal for all-electrical skyrmion detection in van der Waals tunnel junctions
基于第一性原理计算，提出在二维范德华磁体中通过STM和隧道结实现全电学斯格明子探测，发现石墨/Fe$_3$GeTe$_2$/锗烯/石墨结具有巨大磁阻，并揭示了界面轨道对称性匹配的增强机制。
2024-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum fluctuations stabilize Skyrmion textures
在这里，我们表明，与非共线自旋织构的量子自旋涨落相关的零点能量产生类卡西米尔磁场。我们研究这些Casimir领域的拓扑保护的非共线自旋纹理称为skyrmions的效果。我们计算零点能量，在自旋波展开的最低阶，在海森堡模型与Dzyalonshinkii-Moriya相互作用选择，使经典的基态显示skyrmion纹理，消失后，应用足够强的磁场。我们的计算表明，Casimir磁场贡献了总塞曼能量的10%，所需删除的skyrmion纹理与外加场，从而是一个可观察到的效果。
2015-02-06 cond-mat.mes-hall
Tunneling Magnetoresistance in Noncollinear Antiferromagnetic Tunnel Junctions
反铁磁（AFM）自旋电子学是自旋电子学的一个分支，它具有不产生杂散场和表现出超快磁化动力学的优点。用电学方法检测原子力显微镜的序参量（Néel矢量）是实现原子力显微镜自旋电子学的关键。在这里，我们证明了非共线的AFM金属，如Mn 3Sn，表现出动量依赖的自旋极化，可以利用AFM隧道结来检测Néel矢量。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算，预测了具有Mn 3Sn电极的AFM隧道结的隧穿磁电阻（TMR）效应高达300%，其中结电阻取决于其Néel矢量的相对取向，并呈现出四种非易失性电阻态.我们认为，自旋分裂能带结构和相关的TMR效应也可以实现在其他非共线AFM金属，如Mn 3Ge，Mn 3Ga，Mn 3 Pt，和Mn 3GaN。我们的工作提供了一个强大的方法来检测Néel矢量的非共线反铁磁体通过TMR效应，这可能是有用的，它们在AFM自旋电子器件的应用。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion dynamics in moiré magnets
本文研究了扭曲磁性双层在垂直电场下由诱导DMI与莫尔交换势共同作用形成的复杂磁相，数值证明了层内斯格明子与层间束缚对的共存及其不同动力学，并展示了斯格明子沿畴壁的轨道滑行行为，为范德瓦尔斯自旋电子器件提供新思路。
2023-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Generation of single skyrmions by picosecond magnetic field pulses
我们数值模拟了一种超快的方法来创建$\textit{single}$ skyrmions在$\textit{collinear}$铁磁样品中，通过施加皮秒（有效）磁场脉冲中存在的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。对于小样本，所施加的磁场脉冲可以是空间均匀的或不均匀的，而对于大样本，不均匀的和局部化的场更有效。我们研究了成核的脉冲宽度和幅度的相图。我们的发现最终可以用于设计未来的基于skyrmion的设备。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microwave resonances of magnetic skyrmions in thin film multilayers
非共线磁体在微波频率下表现出丰富的动态特性。它们可以拥有被称为skyrmions的纳米级拓扑结构，其自旋共振预计对其局部磁环境高度敏感。在这里，我们报告的[Ir/Fe/Co/Pt]多层托管Néel skyrmions在室温下的磁共振研究。实验揭示了两个不同的共振skyrmion相位在面内交流激励，频率在6-12 GHz之间。互补微磁学模拟表明，净磁偶极矩逆时针（CCW）旋转在两个共振。低频共振的磁振子概率分布局限于孤立的skyrmions内，不像高频模式主要起源于skyrmions之间的区域。然而，这两种模式的属性敏感地依赖于面外偶极耦合，这是通过在我们的异质结构的铁磁层间距控制。在这个室温研究中报道的稳定孤立skyrmion的回旋鼓励新的材料平台和应用的基础上skyrmion共振的发展。此外，我们的材料结构能够调谐谐振光谱，从而在宽带频率范围内扩展此类应用的功能。
2021-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ultrafast generation and dynamics of isolated skyrmions in antiferromagnetic insulators
基于原子自旋动力学模拟，我们报道了在受限几何条件下超快产生单个反铁磁（AFM）skyrmion。这一过程是通过短激光脉冲产生的非热逆法拉第效应所诱导的有效磁场来实现的。由此产生的磁场可以核一个孤立的skyrmion作为一个拓扑保护的亚稳态在共线反铁磁体与小Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。一个单一的skyrmion的半径示出增加，通过施加均匀的直流磁场和在增加的温度。为了研究原子力显微镜可能的自旋热电子学现象，我们研究了skyrmion动力学下施加的温度梯度分析和数值。反铁磁skyrmions纵向移动向较热的区域，但相比之下，小skyrmions在非常低的阻尼制度向较冷的一侧移动，无论交错的拓扑电荷数，速度比它们的铁磁对应物快得多。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Skyrmion Crystals in Metallic Thin Films
研究了铁磁金属薄膜中Skyrmion晶体（SkX）的集体动力学。我们发现，晶体的电流驱动运动减少了拓扑霍尔效应和Skyrmion轨迹弯曲远离电流的方向（Skyrmion霍尔效应）。我们发现了一种新的耗散机制在非共线自旋纹理，可以导致一个更快的自旋弛豫比吉尔伯特阻尼，计算的声子在SkX的色散，并讨论杂质钉扎的Skyrmions的影响。
2011-09-16 cond-mat.mes-hall
All-electrical detection of skyrmion lattice state and chiral surface twists
通过测量薄Pt电极上的自旋霍尔磁电阻（SMR），研究了手性磁性绝缘体Cu $_2$ OSeO $_3$的高温相图.我们发现在分离不同的磁相的散装铜$_2$ OSeO $_3$的临界线的SMR信号的相位和幅度的明显变化。Skyrmion晶格态在SMR相中表现为强烈的倾斜。一个强大的增强的SMR振幅中观察到的锥形螺旋状态，我们解释了一个额外的diely-allowed贡献的SMR存在于非共线磁体。我们证明，SMR可以用作磁性绝缘体中手征表面扭曲和skyrmions的全电探针。
2020-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Skyrmion Bundles and Their Current-Driven Dynamics
拓扑电荷的量子化决定了各种拓扑自旋纹理，预计将在未来的自旋电子器件中发挥关键作用。虽然具有单位拓扑荷Q的磁skyrmion已经被广泛研究，但具有其他整数值的自旋织构迄今尚未得到很好的验证。在这里，我们报告的真实空间的图像，创建和操纵的一种类型的多Q三维skyrmion纹理，其中一个圆形的自旋螺旋关系一束skyrmion管。我们将这些对象定义为skyrmion束，并在我们的实验中显示它们具有从负到至少55的任意整数值Q。这些纹理表现为准粒子的动力学集体运动的电脉冲驱动。与Skyrmion类似，非零Q的Skyrmion束也表现出Skyrmion霍尔效应，霍尔角为62度。特别令人感兴趣的是，具有Q = 0的skyrmion束在没有skyrmion霍尔效应的情况下相对于电流共线地传播。我们的研究结果为多Q磁性物体在未来自旋电子器件中的可能应用开辟了新的视角。
2021-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large magnetoresistance in an electric field controlled antiferromagnetic tunnel junction
利用电场而不是磁场或电流控制大的磁电阻效应是设计低功耗磁电阻自旋电子器件的一条较好途径。本文提出了一种基于反铁磁材料Mn 3 Pt的磁相变（MPT）的压电衬底/Mn 3 Pt/SrTiO 3/Pt结构的电场控制反铁磁隧道结。利用第一性原理计算研究了AFM隧道结的输运性质。我们的研究结果表明，超过百分之几百的磁阻是可以实现的，当Mn 3 Pt经历MPT从共线AFM状态到非共线AFM状态。基于密度泛函计算的能带结构分析表明，大的TMR可以归因于两个AFM相的Mn 3 Pt的显著不同的费米表面和SrTiO 3隧道势垒的带对称滤波效应的联合效应。此外，除了单晶隧道势垒外，我们还讨论了考虑非晶AlOx势垒所提出的磁阻效应的鲁棒性。我们的研究结果可能为有效地电写入和读取AFM状态及其在节能磁存储器件中的应用开辟前景。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall
Electrical detection of a skyrmion in a magnetic tunneling junction
我们从理论上研究了一种方法来检测一个单一的skyrmion在磁性隧道结（MTJ）的几何形状。利用隧穿哈密顿方法计算了Skyrmion-铁磁体双层膜系统的隧穿磁电阻比。我们表明，TMR比严格地由Skyrmion的自旋轮廓和设备的几何因子确定，只要系统是合理的清洁，使光谱展宽小于本地和巡回磁矩之间的交换耦合。在这种情况下，当skyrmion的直径与装置的尺寸一样大时，TMR比可以等于$30\%$或更高。由于该标准在实际系统中容易实现，因此MTJ几何形状可以是单个skyrmion的电检测的良好候选，即，未来Skyrmionics存储器件中信息的读取过程。
2018-03-13 cond-mat.mes-hall
Theory of Angular Magnetoresistance in CPP spin valves
CPP自旋阀的电阻是两个铁磁体的磁化之间的角度$θ$的连续函数。本文利用非共线磁电子学的电路理论，考虑铁磁层中自旋积累的影响，计算了CPP自旋阀的角磁阻。
2001-07-12 cond-mat.mes-hall
Defect-implantation for the all-electrical detection of non-collinear spin-textures
过去、现在和未来的信息技术设备的可行性取决于它们对杂质存在的敏感性。后者可能导致电阻率异常，即所谓的近藤效应，重塑非线性霍尔效应或降低自旋电子学中必不可少的磁阻效应的效率。在这里，我们证明，原子缺陷，使高效的全电检测自旋涡旋纹理，特别是磁skyrmions，这是有前途的位候选人在未来的自旋电子器件。杂质放大裸输运信号，并可以显着改变自旋混合磁阻（XMR）取决于它们的化学性质。这两种效应的缺陷增强XMR（DXMR）的监测方面所示的3D和4D过渡金属缺陷在附近的Skyrmions产生的PdFe双层沉积在Ir（111）。设备中杂质的不可避免性促进了DXMR在读取架构中的实施，并直接影响磁存储技术。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall
Intra-unit-cell resolved intertwining of multi-$Q$ charge and spin textures in an itinerant skyrmion magnet
RIKEN Center for Emergent Matter Science（理化学研究所物质结构科学研究中心）；Department of Applied Physics and Quantum-Phase Electronics Center (QPEC), University of Tokyo（东京大学应用物理系及量子相电子研究中心）；Institute for Solid State Physics, University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Research Center for Advanced Science and Technology, University of Tokyo（东京大学先进科学技术研究中心）
本研究在GdRu₂Ge₂的五个磁性相（含两个纳米斯格明子晶体相）中，揭示了Gd 4f自旋多Q磁性与Ru 4d轨道多Q织构的关联，为非共线巡游磁体的电荷自旋交织提供了微观视角。
2026-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards skyrmion-superconductor hybrid systems
利用自旋极化扫描隧道显微镜研究了Re（0001）衬底上不同薄膜的磁状态，在1.7 K以下Re（0001）衬底上的薄膜变为超导。所有的磁性薄膜都含有Fe/Ir界面，这是已知的，以促进非共线磁序的出现。对于不同厚度的超薄Ir膜上的Fe单层，我们发现了几种不同的原子尺度的磁态。对于Pd/Fe双层膜，我们发现纳米尺度的自旋螺旋作为磁性基态的Ir厚度的三个和四个原子层。在外加磁场中，出现了skyrmion，在剩磁中，非平凡的磁性结构存在。这证明了在超导衬底上制备斯氏体磁性薄膜的可能性。
2020-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Magnetotransport in Fe3O4 nanoparticle arrays dominated by non-collinear surface spins
研究了单分散磁铁矿纳米颗粒阵列中的磁输运随退火温度的变化。随着粒子间距的减小，电荷输运机制从热辅助粒子间隧穿转变为粒子内Fe位之间的跳跃。尽管存在这种差异，但作为场的函数的磁阻（MR）表现出由非共线表面自旋主导的普遍存在的行为。所有MR作为场的函数可以通过Langevin函数精确拟合。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall
Non-collinear Magnetoelectronics
混合铁磁材料的电子输运性质|诸如多层和自旋阀的常规金属结构取决于铁磁元件的磁化方向的相对取向。虽然平行和反平行磁化的电阻的对比，即所谓的巨磁阻，在相当长的一段时间内得到了相当好的理解，但非共线磁电子电路和器件的相干图像只是最近才发展起来。在这里，我们回顾这样一个理论的电子电荷和自旋输运一般磁化方向的基础上的半经典概念的矢量自旋积累。结合散射矩阵的第一性原理计算，可以理解和定量预测不同材料组合的许多现象，例如电流引起的自旋转移力矩。
2006-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Skyrmions on a Square Atomic Lattice
利用自旋极化扫描隧道显微镜研究了四重对称W（001）衬底上Mn单层膜的非共线自旋织构，揭示了零场自旋螺旋基态和两种不同类型的旋转畴壁.当外加磁场为9 T时，我们观察到自旋螺旋和Skyrmion相共存，尽管先前的理论研究报道相变发生在18 T.尽管W（001）衬底具有正方形晶格对称性，但skyrmions显示出大致六边形的排列。基于一组减少的能量参数，我们能够描述的实验结果和分析的旋转畴壁的拓扑性质。
2022-01-26 cond-mat.mes-hall
Spin Hall magnetoresistance in antiferromagnet/heavy-metal heterostructures
研究了重金属Pt和反铁磁绝缘体NiO双层异质结构薄膜中的自旋霍尔磁电阻效应。当旋转外部磁场在NiO的易平面，我们记录的纵向和横向电阻率的Pt层，并观察到一个振幅调制与自旋霍尔磁电阻。与共线亚铁磁体上的Pt相比，调制相移90°，并且其幅度随着磁场的大小而强烈增加。我们在一个综合模型中解释了所观察到的自旋霍尔磁电阻的磁场依赖性，并考虑了磁场引起的反铁磁体中畴结构的修改。通过这个通用模型，我们能够进一步估计反铁磁体中磁弹性耦合的强度。我们的详细研究表明，自旋霍尔磁电阻是一个通用的工具，调查的磁性自旋结构以及磁弹性效应，即使在反铁磁多畴材料。
2018-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmions in magnetic tunnel junctions
在这项工作中，我们证明了skyrmions可以成核的磁隧道结（MTJ）的自由层与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya相互作用）的自旋极化电流的协助下，从钉扎层的杂散场。所产生的skyrmions的大小、稳定性和数量可以通过磁场强度或杂散场分布来调节。讨论了杂散场与等效场的相互作用。提出了一种具有多级隧穿磁电阻效应的器件，为基于Skyrmion-MTJ的多位存储和人工神经网络计算奠定了基础。我们的结果可能有助于skyrmions的有效成核和电检测。
2018-03-14 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Symmetry-Tunable Skyrmions and Merons in Magnetic Nanodisks via Spatially Engineered Anisotropy
China University of Mining and Technology（中国矿业大学）；University of Antwerp（安特卫普大学）；Zhejiang University（浙江大学）
该研究通过空间调控各向异性，在无DMI的非手性磁系统中稳定了斯格明子与meron拓扑自旋纹理，实现了其可控磁响应及可重构磁振子元件的应用。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular Reading of Single Confined Magnetic Skyrmions
薄膜亚5纳米磁性skyrmions构成了未来数字数据存储的最终缩放选择。Skyrmions是一种强大的非共线自旋纹理，可以通过小电流移动和操纵。我们在这里展示了一种创新的技术来检测孤立的nanoskyrmions与电流垂直于平面的几何形状，这对设备的概念有直接的影响。我们通过研究磁性准粒子的原子电子结构来探索这种机制背后的物理机制。我们研究了如何孤立的skyrmion局域态密度隧道进入真空，相比铁磁背景下，被修改的电子态与不同的相对倾斜角的网站相关的自旋混合。局部输运性质对这种效应很敏感，因为我们报道了Pd/Fe/Ir（111）薄膜中磁性skyrmions的原子电导各向异性超过20%。在单个skyrmions中，这种自旋混合磁阻的工程可能会被纳入未来的磁存储技术中。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall
Isolated zero field sub-10 nm skyrmions in ultrathin Co films
由于其特殊的拓扑和动力学性质，磁skyrmions -局域稳定的自旋结构在纳米尺度上-显示出巨大的前景，为未来的自旋电子学应用。为了在技术上具有竞争力，需要在零磁场和室温下稳定的直径小于10 nm的孤立skyrmions。尽管在广泛的材料中发现了skyrmions，但对具有这些设想性质的材料的探索仍在进行中。本文报道了在Ir（111）表面Rh/Co原子双层膜中，直径小于5 nm的零场孤立Skyrmions与1 nm薄畴壁共存。这些自旋结构的特征在于自旋极化扫描隧道显微镜，也可以使用非自旋极化尖端由于一个大的非共线磁阻检测。我们表明，在这些铁磁Co膜在零场下，由于交换相互作用的强烈挫折，连同Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和大的磁晶各向异性，亚10 nm skyrmions是稳定的。
2019-03-06 cond-mat.mes-hall
A computational mean-field model of interacting non-collinear classical spins
在采用Monte-Carlo技术等计算成本高的方法之前，通常使用平均场近似来探索经典自旋模型中相变的定性行为。我们实现了一个“晶格位点分辨”的平均场自旋模型，允许有效的模拟复杂的磁畴，如磁螺旋，skyrmions，或倾斜的自旋状态之间的相变。该框架是有用的，作为一个补充的方法，预先筛选复杂的磁体相图的定性特征。
2020-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Hall effect driven by non-collinear magnetic polarons in diluted magnetic semiconductors
本文发展了稀磁半导体（DMS）中由非共线磁织构驱动的霍尔效应（拓扑霍尔效应- THE）理论。我们证明了载流子自旋轨道相互作用在束缚磁极化子（BMP）内部诱导了手性磁有序。非共线BMP的内部结构由自旋轨道耦合的类型控制，允许创建skyrmion-（Rashba）或antiskyrmion-样（Dresselhaus）配置。巡游载流子在极化子上的非对称散射导致了霍尔信号，这种信号存在于弱的外磁场和低温下。我们指出，DMS为基础的系统允许一个实验研究的载体自旋极化和非共线的磁性织构形状的依赖。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall
Chiral skyrmions in cubic helimagnet films: the role of uniaxial anisotropy
本文报道了在面外磁场中进行的锰硅外延层的磁测量和磁阻测量。本文对单轴各向异性轴和磁场都在平面外的受限立方螺旋磁网中的手征调制进行了理论分析。与平面内场测量（Wilson等人，Phys.Rev.B86，144420（2012）），MnSi/Si（111）中的难轴单轴各向异性相对于锥相增加了（111）取向的skyrmions和面内螺旋体的能量，并使锥相成为饱和场以下唯一稳定的磁性织构。虽然诱导的单轴各向异性在稳定skyrmion晶格和螺旋体中是重要的，但在MnSi/Si（111）中的特定各向异性完全抑制了面外磁场中的这些状态。然而，在面外磁场的较大范围内，MnSi/Si（111）外延层中存在尺寸增大的孤立skyrmion。
2014-03-04 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
Electrical Probing of Field-Driven Cascading Quantized Transitions of Skyrmion Cluster States in MnSi Nanowires
磁skyrmions是拓扑稳定的类似于游泳池的自旋纹理，为未来的超密度存储器和逻辑设备提供了巨大的信息载体1 -4。为了实现这样的应用，特别注意力集中在高度受限的几何形状，如一维椭圆形的skyrmions属性5 -8。然而，当纳米线的宽度与单个skyrmion的宽度相当时，实验上仍然不清楚会发生什么。在这里，我们报告的实验演示，其中磁场驱动的skyrmion集团（SC）的状态与少量的skyrmion被证明存在于超窄的单晶MnSi纳米线（NW）的横截面直径，可比的skyrmion晶格常数（18 nm）。与体MnSi样品中的skyrmion晶格相比，skyrmion簇导致在平行于NW长轴的磁场下测量的异常磁阻（MR）行为，其中观察到MR中的量子化跳跃并且直接与簇中skyrmion数的变化相关，这由蒙特卡罗模拟支持。这些跃迁揭示了Skyrmion的成簇态与晶态的本质区别，为实现基于Skyrmion的存储器件奠定了坚实的基础。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall
Collective spin excitations of helices and magnetic skyrmions: review and perspectives of magnonics in non-centrosymmetric magnets
承载关联电子的磁性材料在信息技术和信号处理中发挥着重要作用。目前使用的铁磁、铁磁和反铁磁材料提供主要共线的微观力矩（自旋）。最近，更复杂的自旋结构，如自旋螺旋线和摆线重新引起了人们的兴趣。非中心对称螺旋磁体中Skyrmion晶格相的发现引发了人们的兴趣。在这篇综述中，我们解决如何自旋螺旋和skyrmion晶格丰富的磁性材料的微波特性。在讨论微波电子学和磁振子学的前景时，我们特别关注绝缘材料，因为它们避免了涡流损耗，提供了低自旋波阻尼，并可能允许集体自旋激发的电场控制。因此，它们进一步推动了以低能耗运行的磁振子的愿景。
2017-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Conductance fingerprints of non-collinear magnetic states in single atom contacts: a first-principles Wannier functions study
我们提出了一个第一性原理计算方案，用于研究具有非共线磁序的一维纳米结构的弹道输运性质。的电子结构得到的密度泛函理论内实施的全势线性增广平面波（FLAPW）方法和映射到紧束缚通过非共线Wannier函数的输运哈密顿量。然后使用格林函数方法基于Landauer公式计算电导。作为第一个应用程序，我们研究了两个铁磁Co单线终止于单个Mn顶点原子作为Mn-Mn分离的函数之间的电导。我们改变Mn-Mn分离从接触（约2.5至5欧姆）到远隧穿区（5至10欧姆）。Co电极的磁化方向被选择为平行或反平行排列，并且我们允许两个Mn自旋的不同自旋配置。在隧穿和进入接触区时，电导由$s$ - $d_{z^2}$ -态支配。在紧密接触的制度（低于3.5 Ω）有一个额外的贡献，平行磁化排列从$d_{xz}$ -和$d_{yz}$ -状态，这引起了磁阻的增加，因为它是不存在的反平行磁化。如果我们允许Mn自旋弛豫，则在接近接触处形成非共线自旋态。我们表明，从共线的过渡到这样的非共线的自旋结构的两个Mn原子的方法留下了一个特征指纹的距离依赖性的电导和磁阻的结。我们解释的非共线自旋状态的电导的基础上的$d_{xz,yz}$ -态的Mn自旋和它们的耦合到Co电极之间的自旋相关的杂交的效果。
2012-08-07 cond-mat.mes-hall
Gyrotropic elastic response of skyrmion crystals to current-induced tensions
本文从理论上研究了电绝缘手征磁体中的Skyrmion晶体在相邻金属层的电流感生自旋力矩作用下的动力学行为。我们开发了一个弹性理论，占的gyrotropic力所产生的非平凡的拓扑结构的自旋纹理，由于交换的线性和自旋角动量与金属水库，和耗散在大部分的膜的边界处的张力。斯基尔米恩晶体的稳定平移由电流引起的张力触发，随后由耗散力维持，在金属中的巡回自旋上产生电动势。这种现象应该被揭示为一个负的阻力在一个开放的两个终端的几何形状，或等效地，作为一个积极的磁阻时，终端并联连接。我们提出了非本地传输测量这些显着的功能作为一种工具来表征绝缘手征磁体的相图。
2017-07-08 cond-mat.mes-hall
Super-magnetoresistance effect in triplet spin valves
我们研究了在两个非共线磁化的铁磁区之间插入一个三重态超导间隔层所得到的三重态自旋阀。我们证明了三重态自旋阀的磁阻依赖于d-矢量的相对取向，表征超导态，和铁磁层的磁化方向。对于具有长超导体特征的器件，达到了库珀对自旋电子学机制，从而可以观察到仅由库珀对维持的极化电流的性质。在这种状态下，超磁阻效应出现，并且超导间隔物的序参量的手征对称性容易被识别。我们的研究结果打开了新的视角，在设计设备的基础上的合作性质的铁磁和三重态相关的自旋电子学框架。
2013-03-02 cond-mat.mes-hall
Aspects of topological superconductivity in 2D systems: noncollinear magnetism, skyrmions, and higher-order topology
该评论的目的是突出的方面的拓扑超导性的自旋轨道相互作用的情况下，在二维系统与长程非共线自旋有序或磁skyrmions。另一个目的是简要介绍拓扑超导的新概念，即包含自旋轨道耦合结构的二维系统中的高阶拓扑。讨论了由于磁织构导致的马约拉纳模的形成。强调了基态波函数的有效三重态对和奇费米子宇称在不同体系中的作用。我们描述的特殊性的磁skyrmions，导致形成的马约拉纳模式和缺陷上的模式本地化。考虑了二维系统，特别是高阶拓扑超导体中的编织问题。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Reversible Tuning of Collinear versus Chiral Magnetic Order by Chemical Stimulus
Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用通过非磁性间隔物的传导电子介导共线磁相互作用，导致磁性多层膜中的铁磁或反铁磁磁化。由此产生的自旋极化电荷输运效应已经发现了许多应用。最近已经发现，重非磁性间隔物能够介导非共线和手性的间接磁耦合。这种Dzyaloshinskiii-Moriya增强的RKKY（DME-RKKY）相互作用导致了各种有趣的磁性结构的出现，例如skyrmions和自旋螺旋。使用这些磁性准粒子的应用需要彻底理解和微调Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和其他磁性相互作用之间的平衡，例如，交换相互作用和磁各向异性的贡献。在这里，我们表明，通过自旋极化扫描隧道显微镜，在Ir（001）的氧化锰链的自旋结构可以重复地从手性共线反铁磁链间相互作用切换通过增加MnO $_2$的氧化态，而相反的过程可以通过热还原诱导。低能电子衍射强度数据（LEED-IV）分析揭示了潜在的结构变化。密度泛函理论的计算表明，磁性转变可能是由于氧化后海森堡交换的显着增加。
2022-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cotunneling through quantum dots coupled to magnetic leads: zero-bias anomaly for non-collinear magnetic configurations
利用实时图解法对弱耦合量子点与非共线磁化导线的共隧穿输运进行了理论分析。计算了在库仑阻塞条件下和系统任意磁结构下的电流、量子点占据和量子点自旋。结果表明，施加在点上的铁磁导线的有效交换场可以显着修改非共线磁配置，特别是最近发现的反平行配置的零偏置异常的输运特性。对于非对称Anderson模型，交换场引起量子点自旋的进动，导致微分电导和隧道磁阻与引线的磁矩夹角的非单调关系.对于某些非共线结构，发现了增强的微分电导和负TMR。
2006-11-16 cond-mat.mes-hall
Nano-scale collinear multi-Q states driven by higher-order interactions
由于磁矩之间不同相互作用的竞争，产生了复杂的磁序。最近，人们对这种状态的兴趣越来越大，不仅要解开所涉及的基本物理学，而且还要利用它们与移动电子的独特相互作用。然而，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）由于其诱导非共线磁有序（包括磁场稳定的skyrmions）的性质而引起了人们的广泛关注，而交换相互作用的挫折可以将磁有序驱动到纳米尺度。最重要的是，多个自旋之间的相互作用可以将二维磁纹理稳定为零场基态，称为多Q态。在这里，我们介绍了一个二维巡回磁铁与各种竞争的原子尺度的磁相位。利用自旋极化扫描隧道显微镜，我们观察到几个零场单轴或六角纳米尺度的磁性状态。第一性原理计算和原子自旋模型表明，当电子自旋较弱时，这些态是由阻挫交换和高阶相互作用的相互作用稳定的.出乎意料的是，它被发现，不仅非共线的磁状态出现，但更高阶的相互作用也可以导致共线纳米尺度的多Q态。
2022-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Theory of spin Hall magnetoresistance
我们提出了一个理论的自旋霍尔磁电阻（SMR）的多层膜由绝缘铁磁体F，如钇铁石榴石（YIG），和正常的金属N与自旋轨道相互作用，如铂（Pt）。SMR是由自旋霍尔效应和反自旋霍尔效应的同时作用引起的，因此是一种非平衡邻近现象。我们计算了F $|$ N和F $|$ N $|$ F层状系统中的SMR，用自旋扩散理论在界面处用自旋混合电导的量子力学边界条件处理N。我们的结果解释了实验观察到的自旋霍尔磁电阻在N $|$ F双层膜。对于F $|$ N $|$ F自旋阀，当磁化共线时，我们预测了增强的SMR幅度。三层膜的SMR和自旋转移矩可以通过磁结构来控制。
2013-02-06 cond-mat.mes-hall
Local density of states as a probe for tunneling magnetoresistance effect: application to ferrimagnetic tunnel junctions
本文提出用势垒中心局域态密度乘积作为探针来定性评估隧穿磁电阻效应，并将其推广到亚铁磁和反铁磁隧道结，揭示了界面磁结构对TMR的影响，从而降低材料筛选的计算成本。
2022-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant and tunneling magnetoresistance effects from anisotropic and valley-dependent spin-momentum interactions in antiferromagnets
巨磁电阻或隧穿磁电阻是用于在商业自旋电子器件中读取信息的物理现象。这些效应依赖于在多层结构中的参考和感测铁磁电极之间通过的保守自旋电流。最近，我们提出，这些基本的自旋电子效应可以实现在共线反铁磁体交错自旋动量交换相互作用，产生保守的自旋电流的情况下，净平衡磁化。在这里，我们通过提出反铁磁巨效应和隧道磁电阻效应的原型模型机制来详细阐述这一提议。这些模型分别基于非相对论交错自旋-动量相互作用的各向异性和谷依赖形式。使用第一性原理计算，我们将这些模型机制，真正的反铁磁材料和预测的效果的$\sim$ 100\%的规模。我们指出，除了GMR/TMR检测，我们的模型直接意味着自旋转移矩激发的反铁磁体的可能性。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall
Imaging the Spin Texture of a Skyrmion Under Ambient Conditions Using an Atomic-Sized Sensor
磁skyrmions是二维非共线自旋纹理的特点是一个整数拓扑数。它们通常在低温下在大块非中心对称铁磁体中结晶，其中缺乏反转对称性导致交换相互作用的反对称分量。最近，稳定的室温Skyrmion堆叠的磁性薄膜，反对称交换的结果，从破缺的对称性在界面上的报道。在外部磁场的存在下，确定这些技术相关的skyrmions的自旋结构仍然是一个关键的实验挑战。在这里，我们使用的单电子自旋的氮空位（NV）中心在金刚石进行扫描磁强计的skyrmions在Pt/Co/Ta多层膜环境条件下。我们引入了一种新的方法来评估与测量的局部磁场兼容的自旋纹理的流形，并确定物理上允许的配置的基础上得到的解决方案的拓扑结构。我们确定的skyrmion的基本磁化模式是一致的摆线（或Néel）样的自旋纹理，与界面反对称交换相互作用的理论预测。我们的研究结果开辟了广泛的可能性，在定量无模型成像的二维自旋结构，使用扫描NV磁力。
2017-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Crystal Hall effect in Collinear Antiferromagnets
通常沿外加电场运动的电子在某些磁铁中获得无耗散的横向速度。这种自发的霍尔效应在一个多世纪前就被发现了，人们一直用铁磁、非共线反铁磁或skyrmionic形式的内部自旋结构的时间反演对称性破缺来理解。在这里，我们确定了以前被忽视的强大的霍尔效应机制所产生的共线反铁磁性结合在非中心对称的位置的双金属原子。我们预测一个大幅度的这种晶体霍尔效应在室温共线反铁磁体RuO $_2$和目录，根据我们的对称性规则，广泛的家庭的材料候选人。我们表明，晶体的霍尔效应是伴随着可能性控制其符号的晶体手性。我们说明，占完整的磁化强度密度分布，而不是简化的自旋结构揭示了新的光对称性破缺现象在复杂的磁铁，并打开了一个替代途径，量子材料工程的低耗散纳米电子学。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ultrafast time-evolution of chiral Néel magnetic domain walls probed by circular dichroism in x-ray resonant magnetic scattering
铁磁薄膜中的非共线自旋织构正吸引着新的兴趣，这是由于几种磁相互作用的可能的精细工程，特别是界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。这允许稳定复杂的手性自旋织构，例如手性磁畴壁（DW）、自旋螺旋和磁性skyrmion。我们在这里报告的超快行为的手性DW光泵后，在垂直磁化的非对称多层膜，探测使用时间分辨圆二色性X射线共振磁散射（CD-XRMS）。我们观察到皮秒瞬态减少的CD-XRMS，这是由于自旋电流引起的相干和非相干扭矩内的连续依赖的自旋纹理的DW。我们认为，一个特定的退磁的DW的内部结构诱导热自旋流从内部相邻的磁畴。我们确定这种随时间变化的DW纹理的激光脉冲后不久的同手性N 'eel形状的失真朝着瞬态混合布洛赫-Néel-Bloch纹理沿横向DW的方向。我们的研究强调了时间分辨CD-XRMS如何成为一种独特的工具，用于研究其他系统中的时间演化，这些系统显示出非共线的电/磁有序，如skyrmion晶格，圆锥/螺旋相，以及最近观察到的金属或绝缘材料中的反skyrmion晶格。
2021-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Resonant optical topological Hall conductivity from skyrmions
本研究通过久保公式和梯度展开，发现斯格明子晶体和孤立斯格明子在洪德耦合频率处产生共振拓扑霍尔响应，其面积与斯格明子密度线性相关，可作为局部光学探测特征。
2021-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Angular dependence of hump-shape Hall Effects for distinguishing between Karplus-Luttinger and Geometrical Origins
本文提出利用磁场旋转下驼峰峰值场的发散指数及其角度依赖，区分 Karplus-Luttinger 霍尔回线重叠与 Skyrmion 几何/拓扑霍尔效应，并以统一曲线连接两种机制。
2024-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
