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
Domain-wall skyrmion chain and domain-wall bimerons in chiral magnets
该研究在手性磁体中构建畴壁斯格明子链与畴壁双半子，解析结合数值分析其在铁磁相和手性孤子晶格中的稳定性，揭示尖点演化、衰变及稳定链形成规律。
2023-11-09 cond-mat.mes-hall hep-th
Topological charge analysis of dynamic process of transition to Néel-type skyrmion: role of domain wall skyrmions
磁skyrmions是有趣的拓扑自旋纹理，承诺未来的高密度自旋电子器件。磁性Skyrmion的产生已经基于Skyrmion的能量学被理解，但是Skyrmion产生的详细动力学过程仍然不清楚。在这里，拓扑结构的演变，从不均匀的畴Néel-skyrmions的转换研究使用微磁学模拟。我们发现，而不是整体拓扑电荷，新的拓扑缺陷，即，最近提出的畴壁Skyrmion主要控制Skyrmion的产生过程。此外，拓扑电荷的演变解释的数量和组合的拓扑缺陷。
2020-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion Emergence via Domain Wall Anchoring through Vertical Bloch Line
本研究提出通过畴壁形变动力学（利用垂直布洛赫线锚定畴壁）产生斯格明子的新方法，解析与微磁模拟揭示了其拓扑转变机制，为下一代自旋电子器件提供了可控生成途径。
2024-11-07 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
Manipulation and trapping of magnetic skyrmions with domain walls in chiral magnetic thin films
本文研究利用Co/Pt超薄膜等手性磁性材料中的手性畴壁操控和捕获磁性斯格明子准粒子，通过定向斯格明子实现排斥存储、吸收形成不同拓扑结构，改变畴壁相位可擦除或存储斯格明子，为自旋电子学纳米器件提供新工具。
2024-07-09 cond-mat.mes-hall hep-th
Magnon dynamics in a Skyrmion-textured domain wall of antiferromagnets
本文利用超对称量子力学精确求解二维反铁磁体斯格明子纹理畴壁上的磁振子散射问题，揭示手性增强会抑制热输运，并提出可通过斯格明子电荷密度调控自旋卡诺电子器件。
2022-10-31 cond-mat.mes-hall
Domain wall-gated skyrmion logic
Skyrmions和畴壁是典型的自旋织构，与磁存储器和逻辑应用具有重要的技术相关性，在磁存储器和逻辑应用中，它们被用作信息的载体。与畴壁相比，Skyrmions的独特拓扑结构使其显示出独特的动力学性质。一些研究表明，这两个拓扑不等价的磁性物体可以通过巧妙设计的几何结构相互转换。在这里，我们数值解决的skyrmion畴壁碰撞的磁跑道通过引入相对运动的基础上，一个专门设计的结的两个对象之间。电流作为驱动力，使skyrmion移向被捕获的畴壁对。我们观察不同类型的碰撞动力学通过改变驱动参数。最重要的是，在该系统中实现了Skyrmion输运的畴壁调制，允许构造一组畴壁门控逻辑非门、与非门和或非门。通过提供一种与赛道存储器完全兼容的有前途的逻辑架构，这项工作有望加快基于skyrmion的磁计算的发展。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A theory on skyrmion size and profile
磁skyrmion是一个拓扑对象，由一个内部域，一个外部域，和一个墙，分隔两个域。Skyrmion尺寸和壁宽是Skyrmion的两个基本量，它们敏感地依赖于材料参数，例如交换能、磁各向异性、Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和磁场。然而，迄今为止，还没有对这两个量的定量理解。在这里，我们提出了从能量考虑得到的skyrmion大小和壁宽的一般表达式。这两个公式几乎完全符合各种参数的模拟和实验，包括支持Skyrmion的所有现有材料。此外，发现Skyrmion轮廓与Walker-like 360 \textdegree{}畴壁公式非常吻合。
2018-01-05 cond-mat.mes-hall
Interaction of in-plane magnetic skyrmions with 90$^\circ$ magnetic domain walls: micromagnetic simulations
$90^\circ$钉扎磁畴壁可以在附着到铁电衬底的薄磁性层中观察到。非共线磁织构的主要稳定机制是应变传递，这是负责压印的铁电畴的铁磁体的单轴各向异性。在这里，我们调查通过微磁学模拟的界面Dzyaloshinkii-Moriya相互作用如何影响的$90^\circ$畴壁结构。结果表明，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用诱导一个大的面外磁化分量，强烈依赖于畴壁类型。特别是，它示出，这种面外的磁化分量是至关重要的面内的磁性skyrmions，也被称为bimerons，通过磁畴壁的运输。基于微磁学模拟的结果，提出了一种基于两个$90^\circ$钉扎磁畴壁的面内磁skyrmion阀的概念。
2022-05-13 cond-mat.mes-hall
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
Domain Wall Networks as Skyrmion Crystals in Chiral Magnets
本文研究具有四方各向异性的手性磁体基态，发现畴壁网络是稳定基态且其畴壁结为半拓扑荷斯格明子，从而构成斯格明子晶体，并证明畴尺寸可由外磁场调控。
2025-09-23 cond-mat.mes-hall hep-th
Alternative understanding of the skyrmion Hall effect based on one-dimensional domain wall motion
一个运动的磁skyrmion表现出横向偏转。这种所谓的斯基尔米恩霍尔效应可以用蒂勒方程来解释。在这里，我们提供了另一种解释的skyrmion霍尔效应的基础上的动态域壁包围skyrmion。我们与自旋力矩引起的局部旋转的畴壁段的Skyrmion核心的移动，解释在微磁水平上的Skyrmion霍尔效应。基于我们的直观解释，我们还表明，Skyrmion霍尔效应可以通过结合自旋转移和自旋轨道转矩来抑制，从而消除了利用skyrmion在设备中的主要障碍。
2022-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnus Induced Diode Effect for Skyrmions in Channels with Periodic Potentials
使用粒子模型，我们调查的skyrmion动力学行为在一个通道中的上壁包含一个深度的草皮和下壁包含不同深度的草皮。在施加的驱动力下，通道中的skyrmion以有限的skyrmion霍尔角移动，该霍尔角使它们朝向上壁偏转以进行$-x$方向驱动，并且朝向下壁偏转以进行$+x$方向驱动。当上凹部具有零高度时，skyrmion被偏转抵靠平坦的上壁以用于$-x$方向驱动，并且skyrmion速度线性地依赖于驱动。对于$+x$方向驱动，skyrmions被推到较低的草皮上并被捕获，从而降低速度和非线性速度-力响应。当在上壁上有浅的凹陷和在下壁上有深的凹陷时，skyrmions在两个驱动方向上都被捕获;然而，由于凹陷深度的差异，skyrmions在$-x$方向驱动下更容易移动，并且在$+x$方向驱动下变得强烈地被捕获。优选的$-x$方向运动产生我们称之为马格努斯二极管效应，因为它在零马格努斯力的极限下消失，不像在不对称的电势下观察到的二极管效应。我们发现，输运曲线可以表现出一系列的跳跃或下降，负微分电导率，和重入钉扎由于集体捕获事件。我们还讨论了我们的研究结果与最近的连续模拟类似的skyrmion二极管系统。
2022-08-25 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
Field-driven skyrmion motion through velocity equipartition between skyrmions and a domain wall
磁skyrmions，作为一个旋转的自旋结构与轴对称，不能被推动一个均匀的磁场。因此，已经报道的skyrmion运动是使用其他种类的刺激诱导的;通常，磁性金属中的电流以及自旋波、热梯度和场梯度都表现出它们驱动skyrmion运动的能力。在这里，我们证明，通过微磁模拟和分析，磁skyrmions可以通过一个均匀的垂直磁场通过畴壁（DW）调解人。对于固定的场强，skyrmion训练的速度以1 /（1 + Ns）的形式演化，其中Ns表示skyrmion的数量。基于Thiele的模型，我们再现了速度-Ns关系首次确定从数值结果，并揭示了skyrmion DW和skyrmion间的排斥提供了直接的驱动力skyrmion运动。这项研究强调了自旋织构的相互作用在skyrmion动力学中的作用，并为skyrmion操纵开辟了一条新的途径，特别是与绝缘磁体相关的。考虑到磁和电之间的对应关系，我们预计该方案也适用于铁电体中的极性skyrmion。
2022-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creation of domain-wall skyrmions in chiral magnets with Landau-Lifshitz-Gilbert dynamics and demagnetization
Henan University（河南大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Hiroshima University（广岛大学）；Keio University（庆应义塾大学）
利用Landau-Lifshitz-Gilbert方程研究手性铁磁系统中孤立体斯格明子被空畴壁吸收的过程，绘制了Bloch型和Néel型DMI下产生、排斥或湮灭的完整相图，并指出不稳定畴壁可产生畴壁斯格明子-反畴壁斯格明子对。
2026-06-11 cond-mat.mes-hall hep-th
Current-driven motion of magnetic domain-wall skyrmions
本文理论研究铁磁条带中电流驱动畴壁斯格明子的运动，揭示其运动方向依赖电流方向，并基于此提出赛道存储架构。
2024-11-29 cond-mat.mes-hall
A Comprehensive Convolutional Neural Network Architecture Design using Magnetic Skyrmion and Domain Wall
本文提出一种基于磁性斯格明子突触和混合CMOS畴壁电路的卷积神经网络硬件架构，实现了6比特多态突触与低功耗ReLU激活及最大池化电路，在模式识别任务中达到98.07%准确率。
2024-08-28 cond-mat.mes-hall
Skyrmion pinning by disk-shaped defects
在Skyrmion操作中，通过有意创建的磁结构来实现高精度Skyrmion钉扎是重要的。在这里，我们考虑由各种类型的磁盘skyrmion钉扎。在其他研究结果中，我们澄清，在钉扎位置和钉扎潜在的景观，需要区分薄壁skyrmions从厚壁skyrmions，因为根本的差异。一个skyrmion墙喜欢的区域具有较弱的交换刚度，一个较大的磁常数，或较小的磁各向异性，而skyrmion核心经验只有磁各向异性，而不是交换刚度和磁。根据盘的类型、skyrmion类型和盘的相对大小（相对于skyrmion），skyrmion可以固定在盘的对称（中心）或非对称（偏离中心）点。当skyrmion被局域能量极小钉扎时，热扰动可以使skyrmion脱钉，钉扎寿命服从Arkriius定律。有趣的是，当圆盘的大小与skyrmion的大小相当时，skyrmion会发生很大的变形，以至于skyrmion会收缩或膨胀以填满整个圆盘。这些发现对Skyrmion操作很重要。
2022-07-30 cond-mat.mes-hall
Spontaneous Skyrmion Conformal Lattice and Transverse Motion During dc and ac Compression
本文用原子尺度模拟揭示直流和交流压缩下铁磁斯格明子形成尺寸—密度梯度共形晶格，并由 Magnus 力诱发横向运动、棘轮泵及剪切带。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall
Magnetic Domain Walls as Hosts of Spin Superfluids and Generators of Skyrmions
具有易磁化轴各向异性的磁体中的畴壁被证明是自旋超流的港湾，这与它的U（1）自旋旋转对称性的自发破缺有关。自旋超流体被证明具有几个拓扑性质，这是在传统的超流体。首先，相关的相位滑移产生和破坏skyrmion遵守总skyrmion电荷的守恒，这使我们能够使用域壁作为skyrmion的生成器和检测器。第二，畴壁沿其长度方向产生磁振子的出射磁通量，该磁通量与流过畴壁的自旋超电流成比例，从而提供了操纵磁振子的方法。第三，由于磁振子和畴壁之间的自旋转移，自旋超流可以被穿过它的磁振子流驱动，导致自旋超流的磁振子操纵。通过数值模拟证实了畴壁内超流自旋输运的理论。
2017-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Creation of domain-wall Skyrmions in chiral magnets
研究了手性磁体中磁性斯格明子被畴壁捕获的过程，发现通过旋转畴壁相位可克服排斥力形成稳定的DW-斯格明子，并揭示了畴壁摧毁斯格明子的机制及多体产生的可能性。
2025-09-16 cond-mat.mes-hall hep-th
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
Topological meron-antimeron domain walls and skyrmions in a low-symmetry system
本研究针对低对称bcc(110)系统，结合实验与原子自旋模型揭示能量平衡可生成不同拓扑性质的畴壁，外加磁场下畴壁和螺旋态可转变为拉长形斯格明子，为自旋纹理工程提供通用平台。
2024-11-06 cond-mat.mes-hall
Magnetic domain wall Skyrmions
重金属/铁磁体异质结构中的自旋-轨道相互作用导致了显著的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya Interaction，Dzyaloshinski-Moriya Interaction），该作用改变了磁畴壁（DWs）的内部结构，使Néel型结构优于Bloch型结构。然而，这种转变对内部DW缺陷（例如，垂直布洛赫线）尚未探索。我们提出了一个组合的分析和微磁计算来描述一种新的类型的拓扑激励称为DW Skyrmion的特点是由一个$360^\circ$旋转的内部磁化在Dzyaloshinskii DW。我们进一步提出了一种方法来识别DW Skyrmions实验使用菲涅耳模洛伦兹TEM的DW Skyrmions使用这种技术的模拟图像的基础上的微磁学结果。
2019-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion nucleation via localized spin current injection in confined nanowire geometry in low chirality magnetic materials
磁skyrmions一直是激烈的研究与存储器，逻辑和互连技术的应用前景的焦点。最近已经提出并证明了几种方案可以使skyrmions成核。然而，它们要么导致不受控制的Skyrmion气泡产生，要么主要针对与赛道存储器器件的集成。在这项工作中，我们提出了一个新的计划，在一个有限的纳米线的几何形状与亚100 nm的宽度使用一个通用的方法“本地化的自旋电流注入”技术在材料系统表现出低Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用）的控制单skyrmion成核。我们提出的成核机制如下的路径，涉及创建一个反向的磁畴包含一个或多个垂直布洛赫线（VBL），形成一个边到边的畴壁的VBL得到湮灭在纳米线的边缘。然而，使用缺口或反缺口将边缘畴壁钉扎在狭窄的间隙内会导致产生具有无缺陷畴壁的磁泡，最终弛豫成圆形skyrmion结构。我们的模拟预测，所提出的机制允许skyrmion成核亚纳秒的时间尺度上，显示出鲁棒性的变化，如本地钉扎网站，并适用于任何skyrmion为基础的逻辑，存储器和互连应用。
2018-01-31 cond-mat.mes-hall
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
Twisted domain walls and skyrmions in perpendicularly magnetized multilayers
我们提出了一个分析理论来描述三维磁性纹理的垂直磁化的磁性多层膜中出现的静磁相互作用和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）的存在下。我们证明，在多层畴壁开发一个复杂的扭曲结构，即使是具有较强的扭曲的薄膜仍然存在。这种扭曲的起源是表面体积杂散场相互作用，表现为一个深度依赖的有效场，其形式模仿的有效场。我们发现，壁扭曲的平衡skyrmion或域的大小有轻微的影响，但可以显着影响电流驱动的动力学。我们的结论是基于推导出的静磁能的解析表达式，并证实了微磁学模拟。
2018-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deterministically switching the Bloch chirality of domain walls and skyrmions: the Dzyaloshinskii astroid
我们提出了一种确定性控制的磁畴壁和skyrmions的布洛赫手征的机制，起源于界面Dzyaloshinskii $-$ Moriya相互作用之间的相互作用（？）和垂直的磁场。虽然传统的界面散射有利于手征Néel skyrmions，但它不会破坏混合Bloch $-$ Néel skyrmions中两种Bloch手征的能量对称性。然而，布洛赫手性之间切换的能量势垒确实取决于旋转的方向，这是由驱动场的方向决定的。我们的分析和微磁学分析的稳态Dzyaloshinskii域壁动力学的高潮在一个开关图类似于斯通纳$-$ Wohlfarth星状体，揭示了存在的非手性，手性和旋进布洛赫制度，我们进一步表明，鉴于建立充满活力的模型，skyrmions应表现出相同的基本行为。最后，我们讨论了最近的理论垂直布洛赫线$-$介导的确定性布洛赫手征的岁差制度，并将这些参数较低的驱动领域。这项工作建立了磁孤子的布洛赫手征可以切换的需求与应用领域，所示的Dzyaloshinskii星形。
2022-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Automotion of Domain Walls for Spintronic Interconnects
我们模拟了纳米自旋电子互连中的自运动，即在退磁和磁各向异性的影响下磁畴壁的自发输运。与自旋转移驱动的磁畴壁运动相比，所提出的互连仅用瞬态电流脉冲操作，并提供有利的缩小到20 nm尺度。被认为是在平面和垂直磁化的情况下。解析依赖的磁畴壁的磁化角度的速度进行了比较与全微磁模拟。证明了畴壁的减速、消失和反射。研究了磁化角与电流脉冲参数的关系。能量和延迟的分析表明，自动运动是一个有吸引力的选择自旋电子逻辑互连。
2013-11-14 cond-mat.mes-hall
Domain wall skyrmion-based magnonic crystal
Hunan University（湖南大学）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Central South University（中南大学）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
利用磁域壁Skyrmion链构建磁波晶体，实现对磁域壁中自旋波传播的调控，为设计高效磁波纳米电路提供新方法。
2025-09-24 cond-mat.mes-hall
Wigner solids of domain wall skyrmions
不同类型的拓扑激发，即畴壁（DW）skyrmion的检测和表征，受到越来越多的关注，因为DW是无处不在的凝聚态粒子物理和宇宙学。在这里，我们提出的DW skyrmion的基态稳定的量子霍尔铁磁体中的长程库仑相互作用的实验证据。我们开发了一种替代方法，使用非局部电阻测量连同本地NMR探针来测量低电流引起的动态核极化的效果，从而表征平衡条件下的DW。核自旋弛豫在DW的温度，填充因子，准粒子本地化，和有效磁场的依赖性，使我们能够解释这种基态和它可能的相变的DW skyrmion的维格纳固体方面。这些结果证明了研究量子态的固有性质的重要性，而这一点在很大程度上被忽视了。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast and reliable domain-wall and skyrmion logic in a chirally coupled ferrimagnet
本研究利用手性自旋纹理和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，在反铁磁耦合系统中实现了超快（速度超1 km/s，操作时间50 ps）且可靠的全电学逻辑操作，并展示了拓扑保护的斯格明子逻辑，为高频率、低功耗微芯片提供了新途径。
2025-07-09 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled skyrmion and domain wall chirality
磁skyrmion是本地化的手征自旋纹理，它提供了很大的希望，存储和处理信息在纳米尺度。在不对称交换相互作用的存在下，它们的手性，这决定了它们的动力学，通常被认为是在样品沉积过程中的内在参数集。在这项工作中，我们实验证明，栅极电压可以控制这个关键参数。我们探测的手征的skyrmions和手征畴壁通过观察其电流诱导运动的方向，并表明，栅极电压可以扭转it. This本地和动力学反转的手征是由于一个符号反转的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，我们归因于在栅极电压下的氧离子迁移。微磁学模拟表明，手性反转是一个连续的变换，其中skyrmion是守恒的。这种利用2 - 3 V栅极电压对手性的控制可用于基于skyrmion的逻辑器件，产生新的功能。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion crystal phase on a magnetic domain wall in chiral magnets
该研究在手性磁体的磁畴壁上发现手性孤子晶格相，即畴壁斯格明子晶体，通过数值与有效理论（手性双正弦-戈登模型）确定相图，并揭示数值解中拓扑荷分解为双半子的现象。
2025-04-25 cond-mat.mes-hall hep-th
Amorphous Ferrimagnets: an Ideal Host for Ultra-Small Skyrmions at Room Temperature
近年来，磁性skyrmion已成为磁性材料研究中的一个活跃的基础研究和应用课题。磁skyrmions是具有拓扑保护的涡旋状自旋激发，因此与磁畴壁相比对钉扎更鲁棒。我们采用原子模拟，以创造室温超小尼尔skyrmions在非晶亚铁磁体。超小亚铁磁skyrmion的快速传播和低耗散动力学使它们成为基于自旋的存储器和逻辑器件中畴壁的替代品。
2019-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Complementary Skyrmion Racetrack Memory with Voltage Manipulation
磁skyrmion具有拓扑稳定、体积小、驱动电流小等优点，有望成为下一代存储器和逻辑器件的信息载体，其最有潜力的应用之一是设计跑道存储器（RM），称为Sk-RM，以取代传统的畴壁存储器（DW）。然而，目前的研究面临着一些关键的设计挑战，例如，skyrmion操纵，数据表示和同步等。为了解决这些挑战，我们在这里提出了一个互补的Sk-RM结构与电压操纵。所提出的设计的功能和性能进行了研究与微磁模拟。
2016-02-29 cond-mat.mes-hall cs.ET
Effective description of domain wall strings
畴壁动力学的分析往往被简化为一维物理问题。对于薄膜中的畴壁，更现实的方法需要将其描述为二维物体。这包括沿畴壁的涡流和曲率的研究以及边界效应的影响。在这里，我们提供了一个软模式，允许分析研究物理扩展畴壁及其稳定性方面的理论。通过考虑不规则形状的skyrmions作为封闭的域壁，我们分析了它们的塑性，并比较它们的动力学与圆形skyrmions。我们的理论直接提供了磁skyrmions的激发模式的分析描述，以前只能访问复杂的微磁数值计算和频谱分析。这些解析表达式提供了实验可以测试的不同物理参数的标度行为。
2018-03-27 cond-mat.mes-hall
Walker breakdown with a twist: Dynamics of multilayer domain walls and skyrmions driven by spin-orbit torque
通过三维微磁学模拟和解析建模，研究了垂直磁化铁磁多层膜中扭曲畴壁和Skyrmions的电流感生动力学。结果表明，这种系统一般表现出沃克击穿的现象，在电流诱导的阻尼类自旋轨道力矩的存在下。在临界电流阈值以上，对应于几十m/s量级的典型速度，某些层中的畴壁开始以千兆赫范围内的频率进动，这导致振荡运动和迁移率的显著下降。这种现象起源于复杂的杂散场相互作用，并发生在广泛的多层材料和结构，包括至少三个铁磁层和有限的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。一个分析模型来描述的进动动力学与表面体积杂散场相互作用的多层膜，产生定性协议与微磁模拟。
2019-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Domain-wall Skyrmion phase of QCD in magnetic field: Gauge field dynamics
本研究考虑规范场动力学，验证了磁场中有限重子密度下QCD的CSL相与DWSk相的相界在BPS近似内外一致，还发现畴壁斯格明子因手征反常带单位电荷。
2024-09-13 cond-mat.mes-hall hep-ph nucl-th
Dynamics of an Insulating Skyrmion under a Temperature Gradient
研究了温度梯度下薄膜中Skyrmion的动力学行为。我们的数值模拟表明，无论是单个还是多个Skyrmion在晶体中的运动向高温区，这是相反的粒子扩散。注意到在畴壁运动中的类似效应，我们采用基于磁振子动力学的理论来解释这种违反直觉的现象。与温度驱动的畴壁运动不同，Skyrmion的拓扑电荷起着重要的作用，并且观察到横向Skyrmion运动。我们的理论结果是在协议的数值模拟，定性和定量。我们的计算表明，一个非常有前途的Skyrmion动力学现象，可以在实验中观察到。
2013-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Magnetic Bimeron Traveling on the Domain Wall
College of Engineering Physics, Shenzhen Technology University（深圳技术大学工程物理学院）；The Center for Advanced Quantum Studies and Department of Physics, Beijing Normal University（北京师范大学高级量子研究中心及物理系）；College of New Materials and New Energies, Shenzhen Technology University（深圳技术大学新材料与新工程学院）；Department of Applied Physics, Waseda University（早稻田大学应用物理系）；Anhui Province Key Laboratory of Low-Energy Quantum Materials and Devices, High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心低能量子材料与器件安徽省重点实验室）；School of Science and Engineering, The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳）理学院）
本研究探讨Néel型畴壁双子在自旋轨道力矩下的动力学，发现两种依赖自旋电流极化的机制，其中推动畴壁可使双子速度提升约40倍，为节能自旋电子器件提供新途径。
2024-05-06 cond-mat.mes-hall
Magnetic D-brane solitons: skyrmion strings ending on a Néel wall in chiral magnets
Institute of Contemporary Mathematics, School of Mathematics and Statistics, Henan University（河南大学数学与统计学院当代数学研究所）；Department of Physics, Chemistry and Pharmacy, University of Southern Denmark（南丹麦大学物理、化学与药学系）；International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Meta Matter (WPI-SKCM 2 ), Hiroshima University（广岛大学缠绕手性超材料可持续国际研究所）
研究三维斯格明子弦在Néel型畴壁上的终止，发现其形成磁性D膜孤子，通过分析DMI导致的线性弯曲和周期性多结解，揭示了斯格明子弦作为基本弦的特性。
2026-06-16 cond-mat.mes-hall hep-ph hep-th
Effect of Chiral Damping on the dynamics of chiral domain walls and skyrmions
摩擦力在我们日常生活中经历的大多数物理过程中起着至关重要的作用。例如，从我们走路或游泳的能力，到设定移动车辆的速度和燃油效率的界限。在磁性系统中，自旋轨道力矩（SOT）引起的手征畴壁（DW）和Skyrmions（SK）的位移也容易产生摩擦。手征阻尼是Dzyaloshinskii Moriya相互作用的耗散对应物，在这些动力学中起着核心作用。尽管实验观察和大量的理论研究证实了它的存在，手征阻尼对DW和SK动力学的影响仍然难以捉摸，因为很难区分手征阻尼。在这里，我们揭示了手征阻尼对电流和磁场驱动的DW和SK的流动运动的影响。我们使用静态面内场来提升手征简并度。随着面内场的增加，手征不对称性改变符号。当单独考虑时，无论是手征阻尼还是手征阻尼都不能解释不对称性的符号反转，我们证明这是它们竞争效应的结果。最后，数值模拟揭示了手征耗散的非线性性质及其对稳定移动SK的关键作用。
2022-01-26 cond-mat.mes-hall
Spin-Current Instability at a Magnetic Domain Wall in a Ferromagnetic Superfluid: a Generation Mechanism of Eccentric Fractional Skyrmions
超冷原子的自旋超流体是研究自旋电流和织构的本征性质的理想材料，因为它们是在没有杂质、位错和热涨落的孤立、无耗散系统中实现的。本研究从理论上揭示了自旋电流对自旋超流体中磁畴壁的影响。本文给出了零温下自旋为1的具有易轴各向异性的玻色-爱因斯坦凝聚体铁磁相的壁面解。玻色准粒子力学分析表明，当速度超过临界自旋流速度时，沿壁面的自旋流变得不稳定，由于横向磁振子和波纹子之间的竞争，导致复杂的情况。我们的直接数值模拟表明，该系统有一个机制，以产生一个偏心的分数skyrmion，它具有分数拓扑电荷，但它的纹理是不类似的一个重子。这种机制与易轴磁体中传统skyrmions的产生相反。理论上的发现可以在与最近对超冷原子进行的实验相同的情况下进行检验。就自发对称性破缺的普遍性而言，在具有相同对称性破缺的不同物理系统中，预期会出现类似的现象。
2022-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Electro-Thermal Transport in Metallic Single-Wall Carbon Nanotubes for Interconnect Applications
这项工作是第一个电热金属单壁碳纳米管（SWNTs）的互连应用研究。实验数据和仔细的建模表明，自加热是显着的短（1 < L < 10 μ m）的纳米管在高偏压下。在250 K以上，微米级单壁碳纳米管的低偏压电阻也被发现受到光学声子吸收（以前被忽略的散射机制）的影响。我们还探讨了在环境空气中的单壁碳纳米管的长度依赖性电击穿。如果将每单位长度的功率密度限制为小于5 uW/um，则可以避免单壁碳纳米管互连中的显著自加热。
2006-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phenomenology of current-skyrmion interactions in thin films with perpendicular magnetic anisotropy
研究了结构反转不对称性与膜面垂直的磁性薄膜中的Skyrmion。我们确定了一个单一的skyrmion的磁化织构和它的依赖Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用相对于静磁能的强度。在此基础上，我们建立了一个唯象模型，描述了自旋轨道耦合中最低阶的电流与skyrmions运动之间的相互作用。我们估计实验验证的速度为电流驱动的运动的skyrmion纹理的基础上获得的结果从畴壁动力学。
2013-10-29 cond-mat.mes-hall
Computing and Memory Technologies based on Magnetic Skyrmions
孤波磁激发，如畴壁，特别是skyrmionics，使紧凑，高密度，超快，全电子，低能量设备的可能性，这是skyrmionics新兴领域的基础。Skyrmion自旋的拓扑缠绕影响它们的整体寿命，能量和动力学行为。在这篇综述中，我们讨论skyrmionics在当今的固态存储器景观的背景下，并显示它们的大小，稳定性和流动性可以通过材料工程控制，以及它们如何可以成核和检测。铁磁体在其补偿点附近是这种应用的重要候选者，导致对非晶CoGd的详细探索以及对新兴材料如Mn $_4$ N和Inverse Heusler合金的研究。除了材料特性外，几何参数如薄膜厚度、缺陷密度和缺口可用于调整skyrmion特性，如它们的尺寸和稳定性。然而，拓扑结构可以是一把双刃剑，特别是对于孤立的亚稳skyrmions，因为它带来了稳定性的额外阻尼和偏转马格努斯力相比，域壁的成本。Skyrmion变形响应力也使他们本质上慢于畴壁。我们探讨潜在的模拟应用skyrmions，包括在低密度的时间记忆，和decorrelator的随机计算在一个更高的密度，利用它们的相互作用。我们总结了实现skyrmionics技术的主要挑战，包括保持非常高的精度，电读出，特别是对于小亚铁磁skyrmion，确定性成核和湮灭，以及整体集成与相关的电路开销的数字电路的位置稳定性。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impacts of the half-skyrmion spin topology, spin-orbit torque, and dynamic symmetry breaking on the growth of magnetic stripe domains
该研究通过实验与解析建模，揭示了自旋轨道矩诱导的磁条纹畴横向生长的新机制，发现畴壁磁矩动态重构而非半斯格明子拓扑是类斯格明子霍尔效应运动的成因，阐明了自旋轨道矩对畴生长方向的调控作用。
2023-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral skyrmions of large radius
研究了具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的铁磁体中轴对称磁skyrmion的结构。我们研究制度的大skyrmion，我们严格确定的无量纲参数的临界值，在该skyrmion半径发散到无穷大，而skyrmion能量收敛到零。该临界值与从均匀相（其容纳作为激发态的skyrmion）到螺旋相（其具有负能量）的预期转变点一致。我们给出了Skyrmion核的剖面场、外场和Skyrmion畴壁的中间场。此外，我们还导出了能量的首项渐近行为的显式公式，以及临界参数值的首项和第一渐近修正。导致结果的关键是一个宇称定理，利用精确的公式为中心的静态Landau-Lifshitz方程的解决方案的渐近行为的Skyrmion域壁。Skyrmion能量是半径的奇函数，无量纲参数是偶函数。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Anisotropic skyrmion bubbles in ultra-thin epitaxial Au$_{0.67}$Pt$_{0.33}$/Co/W films
我们研究了超薄外延Au $_{0.67}$ Pt $_{0.33}$ /Co/W体系的磁性对称性和由此产生的磁性织构。作为一个独特的功能，C $_\mathrm{2v}$晶体的对称性引起的Co/W界面在钴层中的额外的单轴面内磁各向异性。具有磁灵敏度的光电子发射显微镜揭示了自组织磁条畴的形成，其取向平行于硬面内磁化轴。我们将这种行为归因于沿该轴取向时较低的畴壁能量，其中，双晶和面内磁各向异性都有利于Néel畴壁配置。各向异性的畴壁能量也导致在弱的面外磁场中形成椭圆形Skyrmion泡。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-Controlled Skyrmionic Diode
为了解决传统的基于电荷的技术目前所遇到的许多挑战和瓶颈，正在积极探索各种替代方案，以在超过摩尔时代提供设备小型化和缩放的潜在解决方案。在这些替代方案中，自旋电子学物理和器件最近通过利用电子自旋的附加程度而吸引了迅速增长的兴趣。例如，已经通过操纵畴壁运动实现了磁畴壁赛道存储器和逻辑器件。与基于畴壁的器件相比，磁skyrmions具有超小尺寸（通常直径为5-100 nm）、容易的电流驱动运动、拓扑稳定性和独特的涌现电动力学等优点，有望在下一代电子学中应用于超过摩尔的领域。在这项工作中，磁meron二极管，这表现得像一个PN结二极管，是第一次证明，通过剪裁电流控制的单向运动的边缘meron（即，分数skyrmions）在纳米轨道与界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。的梅龙二极管的工作原理，理论上预期从蒂勒方程的拓扑磁性物体，进一步验证了微磁模拟。目前的研究揭示了磁性物体的拓扑无关的输运性质，并有望打开前景的集成复合电路，统一的数据存储和处理，基于一个单一的磁性芯片，作为一个构建块，可以使用meron二极管，开发复杂的逻辑组件，或作为一个信号控制器，互连skyrmion，畴壁，甚至自旋波器件。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
