Crossover of skyrmion and helical modulations in noncentrosymmetric ferromagnets
在非中心对称铁磁体的有序温度附近产生的角（扭曲）和纵向调制之间的耦合强烈地影响了skyrmion态的结构及其在外加磁场中的演化。在立方helimagnets的前体状态中，Skyrmion晶格到饱和状态的连续变换被伴随着多畴态形成的一阶过程所取代。最近的效果施加的主导纵向调制已报告在体MnSi和FeGe。类似的现象可以观察到在立方helimagnet外延层的前体区域和易平面手性铁磁体（例如，在六方helimagnet CrNb3S6）。
2018-05-09 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
Generation of Spin Currents in the Skyrmion Phase of a Helimagnetic Insulator $\mathrm{Cu_2OSeO_3}$
我们报道了螺旋磁绝缘体$\mathrm{Cu_2OSeO_3}$中微波共振激发的与Skyrmion动力学相关的自旋电流产生。在$\mathrm{Cu_2OSeO_3}$上制造Pt层，并且在$\mathrm{Cu_2OSeO_3}$的磁共振下测量Pt层中的电压，以经由Pt中的逆自旋霍尔效应（ISHE）电检测注入的自旋电流。我们发现在$\mathrm{Cu_2OSeO_3}$的Skyrmion相和亚铁磁相都出现了ISHE感应电动势，这表明磁Skyrmion对自旋泵效应有贡献。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stabilization of Skyrmion textures by uniaxial distortions in noncentrosymmetric cubic helimagnets
在立方非中心对称铁磁体中，单轴畸变抑制了螺旋态，并使Skyrmion晶格在很宽的参量范围内稳定。利用调制和局域态的手征磁体的唯象理论，Skyrmion和螺旋态的平衡参数导出作为施加的磁场和感生单轴各向异性的函数。这些结果表明，由于感生单轴各向异性和外加磁场的综合作用，在立方螺旋磁网络中，在大的磁场和温度间隔下，Skyrmion晶格可以形成为晶体稳定状态，例如，在金属间化合物MnSi、FeGe、（Fe，Co）Si中。我们认为，这种机制是最近在Fe_{0.5} Co_{0.5} Si薄层中观察到的Skyrmion态形成的原因[X.Z.Yu等人，Nature \textbf{465}（2010）901]。
2010-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Field-driven metamorphoses of isolated skyrmions within the conical state of cubic helimagnets
拓扑稳定的场组态出现在物理学的许多领域，从基本粒子到凝聚态和宇宙学。在过去的十年中，手征液晶和手征磁体的角色的模型对象的拓扑孤子的实验研究和理解他们的非奇异场配置。在这里，我们介绍了一个范例的轻便skyrmionic网络与相互正交的方向组成孤立的skyrmions。这样的网络被设想为一个新的概念的自旋电子器件，并推测负责前体现象附近的散装立方helimagnets的有序温度。特别是，我们证明了相互正交的skyrmions之间的相互转换：水平skyrmions漩涡到一个中间弹簧状的状态，随后挤压成垂直skyrmions与两极。Skyrmion管也被认为是具有更多内部结构的粒子状态的构建块。一个家庭的目标skyrmions，其中包括一个被忽视的迄今为止的类型与多重拓扑电荷，形成由于倾向于最小化之间的相互作用能垂直和水平skyrmions。圆锥相作为一个合适的背景考虑skyrmion演变。它使Skyrmion网络中的Skyrmion-Skyrmion相互吸引作用实体化，塑造它们的内部结构并引导成核过程。或者，孤立的skyrmions复杂的纹理变化的结果，不仅在主机锥形状态的结构变形，但可能会导致形成一个异国情调的skyrmion秩序与对merons是游戏的核心。一般来说，这项工作所提供的基本见解强调了skyrmion变态的三维特征，也可以扩展到三维孤子，如hopfions。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Skyrmion annihilation in helimagnets and the critical condition of topological phase transitions with a soft mode
自20世纪50年代以来，拓扑孤子已被用来描述基本粒子[1-3]和类粒子场结构[4- 1 - 3]，它们几乎出现在从亚原子到宇宙尺度的所有物理分支中[3，14 -16]。在这种情况下，粒子的形成和湮灭对应于拓扑相变，其实际过程和机制仍然难以捉摸。在这里，我们表明，湮没的孤立skyrmion在helimagnets作为所施加的磁场增加启动在其中心点的局部磁化反转。在临界场，出现自旋波激发的软模式，其使局部磁化模量以及中心处的软模式调制的出现弹性刚度[17]消失，这使其成为出现的磁共振[6]。这个软化点消除了中心局部磁化反转的能垒，这不可避免地湮灭了skyrmion。在此基础上，我们提出了一个软模场解拓扑相变的一般临界条件：拓扑相变起始于软模调制涌现刚度矩阵失去正定性的空间点.
2022-11-07 cond-mat.mes-hall hep-th nlin.PS
Internal structure of hexagonal skyrmion lattices in cubic helimagnets
我们利用高空间分辨率的成像方法，微分相位衬度（DPC）在扫描透射电子显微镜（STEM），在非中心对称磁有序材料的skyrmion态的磁感应强度分布的精确测量。应用于调查的内部结构的六角skyrmion晶格细胞，稳定的面外施加磁场在FeGe的边缘标本，映射的面内分量的磁感应产生的“平均”skyrmion公司和观察内部六重对称。随着场强的增加，“平均”skyrmion核心的直径被观察到减少伴随着晶格周期的非线性变化。个别skyrmions的结构的变化进行了研究，利用先进的DPC检测计划与各种对称性降低失真正在观察。我们的观察结果是一致的理论唯象模型，它预测了六角skyrmion晶格细胞的结构，也扭曲状态附近的材料表面提供了一个基础，为充满活力的稳定的skyrmion晶格的圆锥相。有很好的协议与实验预测散装skyrmion结构和它们的响应（核心大小和晶格周期性变化）的外加电场。
2016-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Three-dimensional chiral skyrmions with attractive interparticle interactions
我们介绍了一类新的孤立的三维skyrmion，可以发生在锥相的手性磁性材料。这些新的孤子态包括一个轴对称的核心从主机相分离的非对称壳。这些天蚕相互吸引。我们推导出了孤立的skyrmions产生在锥相立方helimagnets的正规解，并调查其束缚态。
2016-02-07 cond-mat.mes-hall
Stability of in-plane and out-of-plane chiral skyrmions in epitaxial MnSi(111)/Si(111) thin films: surface twists versus easy-plane anisotropy
具有易平面各向异性的立方螺旋磁网的薄膜的重新审视的理论相图被示出为具有与先前报道的不同的拓扑结构[Phys.Rev.B85，094429（2012）]。对于所施加的磁场的面内和面外方向，相图表现出稳定skyrmions的广泛区域，其对于宽范围的各向异性参数重叠。虽然存在的平面外skyrmions是矛盾的，在以前的理论模型，我们证明，额外的表面扭曲导致其稳定性，而温和的易平面各向异性增加的稳定范围内的平面skyrmions。此外，各向异性和表面扭曲之间的相互作用引起相对于表面倾斜的稳定螺旋状态。由于在大块helimagnets中不存在，这种斜螺旋在薄膜纳米系统的相图中占据了巨大的面积，并作为锥体和螺旋体之间的连接纽带。我们的理论为外延MnSi（111）/Si（111）薄膜中面内和面外skyrmion的实验研究提供了明确的方向。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall
Control of the magnetic hopfion lattice in helimagnet with the external field and anisotropy
该研究建立二维轮廓函数的广义微磁模型，分析外磁场与单轴各向异性对螺旋磁体中 Hopfion 晶格周期和膨胀方向的调控规律。
2025-05-11 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Imaging and manipulation of skyrmion lattice domains in Cu2OSeO3
非中心对称螺旋磁网络中的纳米手性Skyrmion是高密度、低能量非易失性存储器中很有前途的二元态变量。Skyrmions作为一种有序的单域晶格相是无处不在的，这使得很难写入信息，除非它们在空间上被分解成更小的单元，每个单元代表一个比特。因此，Skyrmion晶格畴的形成和操纵是存储器应用的先决条件。在这里，使用基于共振磁X射线衍射的成像技术，我们展示了在Cu2OSeO3的skyrmion晶格域的映射和操纵。该材料由于其绝缘性质而特别令人感兴趣，允许电场驱动的域操纵。
2016-11-24 cond-mat.mes-hall
Chiral skyrmion states in non-centrosymmetric magnets
非中心对称磁性晶体中存在手性Skyrmion态，这是由于不对称交换Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用破坏了均匀的磁性状态，通常导致扭曲的无公度磁性自旋结构。最近，在具有非中心对称立方B20晶体结构的手征螺旋磁体的磁性层中观察到了Skyrmion晶格和自由Skyrmion。这些态的稳定性和它们的变换性质令人印象深刻地说明了理论预测的这些手性二维局域自旋态的孤子性质。本文主要研究了六角Skyrmion晶格中立方螺旋磁网的数值严格解。它证明和扩展以前的近似解决方案，使用圆细胞近似（CCA）的计算的自由能的Skyrmion晶格。本文的理论结果提供了一个全面的描述skyrmion晶格演化中施加的磁场和/或在存在单轴，立方和交换各向异性。本文将磁化强度固定模量M=常数的低温唯象理论应用于手征磁体的磁态。
2014-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Metastable solitonic states in the strained itinerant helimagnet FeGe
拉伸应变是一个很有前途的工具，通过可调控制的磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手征helimagnets的磁孤子纹理的创建和操纵。在这里，通过使用原位共振小角X射线散射，我们证明了skyrmion和手征孤子晶格可以实现亚稳态在FeGe片层作为不同的状态，甚至同时通过结合拉伸应变和磁场在不同的方向上的变形。在分析模型的框架下讨论了小角散射数据，该模型足以描述孤子晶格的实验结果。利用实验结果和解析理论，对小角散射实验中亚稳态skyrmions在垂直磁场中的解旋现象进行了微磁学模拟分析。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
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
Asymmetric isolated skyrmions in polar magnets with easy-plane anisotropy
我们介绍了一类新的孤立的磁skyrmions出现在倾斜的铁磁相的极性磁铁与易平面各向异性。这些skyrmions的非对称磁结构与复杂的模式的能量密度，表现出积极和消极的渐近相对于周围的状态与铁磁矩倾斜远离极轴。相应地，Skyrmion-Skyrmion相互作用具有各向异性特征，并且可以是吸引的或排斥的，这取决于Skyrmion对的相对取向。我们调查这些新的非对称skyrmions对椭圆锥状态的稳定性，并按照他们的转变成轴对称skyrmions，当主相的倾斜铁磁矩减少。我们的理论为孤立的非对称Skyrmions及其嵌入倾斜铁磁相的团簇的实验研究提供了明确的方向。
2017-04-01 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
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
Elliptical stability of hopfions in bulk helimagnets
基于变分模型研究经典螺旋磁体中 ${\cal H}=1$ 的 hopfion 椭圆稳定性，发现其稳定性取决于内部结构，且稳定 hopfion 能量低于 $2π$-skyrmion 晶格，可作为成核前驱体，并计算了稳定性图。
2025-05-17 cond-mat.mes-hall nlin.PS
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
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
Size and shape of skyrmions for variable Dzyaloshinskii-Moriya interaction and uniaxial anisotropy
我们已经进行了微磁学模拟，以研究在具有垂直各向异性的不同形状的铁磁元件中skyrmions的形成。Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（D）和单轴各向异性（K）的强度是不同的，以阐明skyrmion形成的机制。结果表明，在一定的D和K组合下，不会形成Skyrmion。此外，我们还观察到，对于大的D和小的K值，有限尺寸效应占主导地位，这反过来又阻碍了典型的N 'eel（球形）skyrmions的形成。然而，所产生的磁相本质上是skyrmionic的，并且具有不同的形状。我们还发现，除了竞争D和K值之外，磁性纳米元件的形状在确定最终磁性状态方面具有重要作用。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall
Skyrmionium Dynamics and Stability on One Dimensional Anisotropy Patterns
本文研究斯格明子偶素在含无序区的周期性各向异性图案上的电流驱动动力学，揭示缺陷密度导致的转变、重入稳定及横向振动延寿机制。
2025-01-10 cond-mat.mes-hall
Field and anisotropy driven transformations of spin spirals in cubic skyrmion hosts
我们讨论了体手性磁体如MnSi和Cu $_2$ OSeO $_3$中螺旋态的独特特征，这些特征源于立方磁晶各向异性的影响。首先，在螺旋到圆锥和圆锥到铁磁的转变中，分别发生在H $_{c1}$和H $_{c2}$，立方各向异性导致螺旋波矢量的可逆或不可逆的跳跃式重新取向。易和硬各向异性轴之间的微妙的相互作用引起的椭圆扭曲的锥形状态之间的相变几乎没有任何可检测到的周期变化。我们发现，在现场立方和交换各向异性项之间的竞争也可以导致斜螺旋状态。我们的工作为进一步的实验研究提供了明确的方向，以揭示理论预测的螺旋态在立方helimagnets超出上述既定的状态，因此，可以帮助理解这些原型skyrmion主机的磁相图。此外，我们发现，孤立的skyrmion的属性，如skyrmion间的吸引力，取向和/或成核也植根于主机螺旋状态的属性，其中skyrmion是稳定的。
2020-11-11 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
Skyrmion robustness in non-centrosymmetric magnets with axial symmetry: The role of anisotropy and tilted magnetic fields
本文研究了极性磁体中Néel skyrmions在倾斜磁场作用下的稳定性，其单轴各向异性范围从易平面到易轴。我们构造了相应的相图，并研究了具有位移核的斜skyrmions的内部结构。我们发现，适度的易平面各向异性增加了Néel skyrmions沿对称轴的场的稳定范围，而适度的易轴各向异性增强了它们对倾斜磁场的鲁棒性。我们强调的方向，沿其skyrmion核心移动，取决于下面的晶格的对称性。在具有C $_{nv}$对称性的极性磁体中实现的Néel skyrmions的核心，根据由Dzyaloshinskii常数的符号指示的磁化的旋转方向，沿着或相反于磁场的离轴（面内）分量移位。反kyrmions的核心移位，存在于手征磁体与D $_{2d}$对称性，取决于在平面内的取向的磁场，可以是平行的，反平行，或垂直于it.We认为，各向异性的作用，在具有轴对称晶体结构的磁体是不同的立方helimagnets。我们的研究结果可以应用于解决最近的实验极性磁铁与C $_{3v}$对称性，GaV $_4$ S $_8$和GaV $_4$ Se $_8$。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Lattice in a Chiral Magnet
Skyrmions代表具有粒子性质的拓扑稳定场配置。我们用中子散射观察到自发形成的二维晶格的Skyrmion线，一种类型的磁涡旋，在手性巡回电子磁体MnSi。无论磁场相对于原子晶格的方向如何，skyrmion晶格稳定在顺磁性和垂直于小的施加磁场的长程螺旋磁有序之间的边界处。我们的研究实验建立磁性材料缺乏反演对称性作为一个舞台的新形式的晶体秩序组成的拓扑稳定的自旋状态。
2009-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Micromagnetic study of skyrmion stability in confined magnetic structures with perpendicular anisotropy
Skyrmions是一种新兴的自旋拓扑结构，在未来的数据存储和自旋电子学应用中具有潜在的革命性意义。磁性材料中Skyrmion的存在和稳定性通常与块状磁体或缺乏反转对称性的磁性薄膜中Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）的存在有关。虽然已经提出了一些方法来产生孤立的skyrmions在薄膜与自旋电子器件，一个彻底的研究条件下，skyrmions将保持稳定，以便在集成的自旋电子器件中进行操作仍然是一个悬而未决的问题。这种结构的稳定性被认为是垂直磁各向异性（PMA）、磁致伸缩以及几何结构与静磁学之间的相互作用的理想组合的结果。在目前的工作中，我们展示了一些微磁性的结果，支持以前的实验观测磁skyrmions在自旋阀堆栈具有广泛的范围内的磁电阻值。通过对钴基盘的微磁学模拟，我们得到了不同PMA、不同介电常数和几何参数下的磁基态组态。Skyrmion数，对应的拓扑电荷，计算在所有情况下，并确认发生孤立的，稳定的，轴对称的skyrmion的几种组合的dielectric和各向异性常数。在磁盘的skyrmions的稳定性，然后在磁场和自旋极化电流下，在有限的温度下，突出这些自旋织构在自旋电子器件的适用性的限制。
2017-09-22 cond-mat.mes-hall
Magnetostatic bounds on stability of hopfions in bulk helimagnets
本文基于螺旋磁体自由能密度建立 hopfion 变分模型，计算其在各向异性—磁场相图中的稳定区，并给出静磁相互作用导致其完全失稳的临界界限。
2024-06-07 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
Skyrmion motion in magnetic anisotropy gradients: Acceleration caused by deformation
该研究揭示强磁各向异性梯度下斯格明子因磁分布形变产生加速、沿曲线路径运动的规律，发现自旋轨道矩与梯度共同驱动可实现直线运动，为抑制斯格明子霍尔效应、推动其自旋电子学及神经形态应用提供理论支撑。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall
Low-Temperature Skyrmions and Spiral Reorientation Processes in Chiral Magnets with Cubic Anisotropy: Guidelines for Bridging Theory and Experiment
本研究通过唯象Dzyaloshinskii框架，揭示了立方各向异性如何稳定低温斯格明子相，并提供了连接理论与实验、估算各向异性常数的指南，为预测其他立方螺旋磁体的斯格明子稳定性奠定基础。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall
Filming the formation and fluctuation of Skyrmion domains by cryo-Lorentz Transmission Electron Microscopy
磁skyrmions是有前途的候选人作为信息载体的逻辑或存储设备由于其鲁棒性，保证了拓扑保护，和他们的纳米尺寸。目前，很少有人知道的影响参数，如无序，缺陷或外部刺激，对长距离的空间分布和时间演化的skyrmion晶格。在这里，使用Cu $_{2}$ OSeO $_{3}$的大（7.3 × 7.3 μm $^{2}$）单晶纳米片，我们通过低温洛伦兹透射电子显微镜成像多达70，000个skyrmions，作为施加的磁场的函数。从helmagnetic相的skyrmion晶格的出现进行监测，揭示了玻璃skyrmion相的存在下，在相变领域，补丁的八角形扭曲skyrmion晶格也被发现。在skyrmion阶段，位错被证明是导致不同的晶格取向和这些域的时间波动的域之间的出现和切换被拍摄。这些结果表明，直接空间和实时成像的skyrmion域解决其远程拓扑结构和稳定性的重要性。
2015-06-29 cond-mat.mes-hall
Long-wavelength emergent phonons in skyrmion crystals distorted by exchange anisotropy and tilted magnetic fields
Skyrmion晶体（SkX）是磁性Skyrmion的周期性排列，即，一种拓扑保护的自旋纹理。与普通晶体相比，它们可以在各向异性效应下剧烈变形，因为它们由场图案组成，场图案的变形不会引起任何键断裂。这种奇异的延展性使它的集体激发具有很大的可调性，这种集体激发被称为出射声子，这对磁振子的应用至关重要。问题是如何定量地确定畸变SkX的出射声子。本文系统地研究了（a）负交换各向异性和（b）倾斜磁场对SkX长波出射声子的影响。在这两种情况下，变形和结构转变的SkX彻底影响的频率，各向异性的振动模式和色散关系，晶格振动和晶格振动之间的耦合的所有模式。倾斜磁场对激发声子的调谐非常有效，当存在倾斜偏置场时，交流磁场可以激发出除Goldstone模式之外的所有模式。
2019-05-10 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
Shapiro Steps and Stability of Skyrmions Interacting with Alternating Anisotropy Under the Influence of ac and dc Drives
本文通过原子级模拟研究了条纹各向异性二维系统中skyrmion在ac和dc组合驱动下的滑动动力学，发现了独特的二维Shapiro阶梯、Shapiro尖峰及锁相现象。
2024-04-22 cond-mat.mes-hall
Chiral skyrmions in an anisotropy gradient driven by spin-Hall effect
最近已经证明了通过各向异性梯度和自旋霍尔效应的组合来驱动Skyrmion运动的策略。在这里，我们研究这种类型的运动相结合的微磁模拟和广义蒂勒方程的基本属性。我们发现，各向异性梯度驱动的skyrmion主要沿垂直于梯度的方向，由于保守的扭矩的一部分。由于阻尼力矩，沿平行于各向异性梯度的方向存在一些较慢的运动。当加入适当的自旋霍尔力矩时，各向异性梯度方向上的skyrmion速度可以得到增强。当skyrmion移动到各向异性变化的区域时，这种运动引起skyrmion的加速度。在实验中要正确估计skyrmion速度，就必须考虑这一现象。我们采用了蒂勒一样的形式主义，并推导出的速度和加速度的skyrmion，匹配非常好的微磁模拟结果的表达式。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Dynamics of the antiferromagnetic skyrmion induced by a magnetic anisotropy gradient
反铁磁体动力学是当前凝聚态物理和自旋电子学研究的热点。然而，绝缘反铁磁体的动力学不能被电流激发，电流是通常用于操纵铁磁金属的方法。在这里，我们建议使用电压控制的磁各向异性梯度作为激励源来操纵绝缘反铁磁纹理。我们用解析和数值方法研究了由磁各向异性梯度驱动的反铁磁Skyrmion的动力学。我们的分析计算表明，这样的磁各向异性梯度可以有效地驱动反铁磁skyrmion向低磁各向异性的区域。微磁学模拟结果与我们的解析解吻合得很好。此外，还比较了反铁磁Skyrmion和铁磁Skyrmion的磁各向异性梯度感应速度。我们的结果有助于理解反铁磁skyrmion动力学，并可能为反铁磁自旋电子器件的设计开辟一条新的途径。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Creation of Skyrmions in Ferromagnetic Films with Perpendicular Anisotropy and Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
该研究通过蒙特卡罗模拟理论分析了特定铁磁薄膜中斯格明子的热产生，发现高温助力其形成且降温可冻结为规则晶格，还揭示了其拓扑性质及窄磁场下能量低于迷宫磁畴的特性。
2019-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Controllable transport of a skyrmion in a ferromagnetic narrow channel with voltage-controlled magnetic anisotropy
磁Skyrmions在下一代超低能耗自旋电子学器件中具有潜在的应用。在这项工作中，电流驱动的skyrmion运动在一个窄的铁磁纳米轨道电压控制的磁各向异性（VCMA）的数值研究。通过利用VCMA效应，skyrmion的传输可以在纳米轨道中是单向的，导致单向信息通道。Skyrmion的轨迹也可以通过周期性定位的VCMA门来调制，该VCMA门保护Skyrmion不因接触轨道边缘而被破坏。此外，在VCMA效应存在的情况下，通过调节驱动脉冲长度可以控制Skyrmion的位置。我们的结果为基于skyrmion的信息通道、二极管和赛道存储器的实际实现提供了指导方针。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The skyrmion bags in an anisotropy gradient
具有任意拓扑电荷的自旋织构Skyrmion包有望成为赛道存储器中的载流子。在这里，我们从理论上和数值上研究了各向异性梯度中skyrmion袋的动力学。结果表明，在没有边界势的情况下，Skyrmion袋的动力学行为依赖于自旋织构，并且含有$Q = 0$的Skyrmion袋的运动速度比其它Skyrmion袋的运动速度快.而当Skyrmion囊沿边界运动时，所有具有不同$Q$的Skyrmion囊的速度是相同的。这可归因于相同的$u/η_{xx}$值，其中$u$和$η_{xx}$是与skyrmion袋的磁化分布相关的项。此外，我们还利用Thiele方法从理论上推导了这两种情况下Skyrmion袋的动力学，并讨论了Thiele方程的适用范围。在一定范围内，模拟结果与解析计算结果吻合较好。我们的发现提供了一种基于skyrmion袋操纵赛道记忆的替代方法。
2022-04-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Topological transition in spectrum of skyrmion crystal with uniaxial anisotropy
St.Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；NRC “Kurchatov Institute”, Petersburg Nuclear Physics Institute（库尔恰托夫国家研究中心，圣彼得堡核物理研究所）
研究在Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和单轴磁各向异性下，薄铁磁膜中斯格明子晶体元激发的能带结构，发现无各向异性时存在拓扑转变，并证明该转变在一定单轴各向异性范围内存在，且相图显示易平面域中转变场更高，易轴域中更低。
2025-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmions in thin films with easy-plane magnetocrystalline anisotropy
我们证明，手征skyrmionic磁化配置可以被发现的最低能量状态的B20薄膜材料与易平面磁晶各向异性与所施加的磁场垂直于膜平面。我们的观察结果与以前的分析工作相矛盾，但与最近的实验研究相一致。观察到的skyrmions的大小增加与易平面磁晶各向异性。我们使用一个完整的微磁模型，包括退磁和三维几何形状，找到当地的能量最小值（亚稳）的磁化配置，使用数值阻尼时间积分。我们探索系统的相空间，并从各种初始磁化配置开始模拟，提出一个系统的概述各向异性和磁场参数的skyrmions是亚稳态和全球能量最小（稳定）状态。
2016-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion blinking from the conical phase
该研究结合自旋动力学模拟与HTST，揭示螺旋磁体锥形相界附近斯格明子经CB表面态持续产生—湮灭的闪烁机制，并用于随机数发生器。
2024-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Micromagnetic Simulations Study of Skyrmions in Magnetic FePt Nanoelements
在330 nm的三角形棱柱磁性纳米元件的磁化反转与可变磁晶各向异性类似的部分化学有序的FePt的研究使用微磁模拟采用有限元离散化。几个磁性能，包括磁skyrmion数$S$的评价计算，以表征磁配置表现出涡旋状的形成。磁涡旋和skyrmions揭示在不同的系统中产生的变化的大小和相对取向的磁晶各向异性方向，相对于正常的三角棱柱基地。对于磁晶各向异性垂直于纳米元素基底的情况，已经检测到skyrmion数大于1的微磁配置。对于特定的磁晶各向异性值三个不同的skyrmions形成并持续一系列的外部领域。基于模拟的skyrmion数S的计算表明，可以为缺乏手性相互作用的磁性纳米颗粒系统（如Dzyaloshinsky-Moriya）创建skyrmion，但只需改变磁晶各向异性。
2018-09-29 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Dynamical Skyrmion State in a Spin Current Nano-Oscillator with Perpendicular Magnetic Anisotropy
研究了基于垂直磁各向异性Pt/[Co/Ni]磁性多层膜的自旋电流纳米振荡器的光谱特性。通过改变所施加的磁场和电流，实现了振荡的局域和传播自旋波模式。在小的领域，我们观察到一个突然发病的调制边带。我们使用微磁模拟来确定这种状态作为一个动态的磁skyrmion稳定在有源器件区域的自旋电流注入，其电流诱导的动力学是伴随着由于歪斜偏转的核心的回旋运动。我们的研究结果表明，在磁性薄膜中利用自旋电流对skyrmion进行可控操纵是一条实用的途径。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of the exchange anisotropy in the helimagnetic insulator Cu$_2$OSeO$_3$
本文利用矢量磁场下的透射共振 X 射线散射直接定量测量了 Cu$_2$OSeO$_3$ 中各向异性交换相互作用的强度及其温度依赖性，发现其在 50 K 以下持续增强并引起 10% 的锥形螺旋螺距变化，为理解倾斜锥形和低温 skyrmion 态的形成提供了关键实验依据。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion Logic Clocked via Voltage Controlled Magnetic Anisotropy
磁skyrmions是令人兴奋的候选人节能计算由于其非挥发性，可检测性和流动性。最近的一个建议，在可逆计算的范例，使大规模的电路组成的直接级联skyrmion逻辑门，但它是有限的制造困难和能源成本与skyrmion同步使用的缺口。为了克服这些挑战，因此，我们提出了一个skyrmion logicsynchronized通过调制的电压控制的磁各向异性（VCMA）。除了通过微磁模拟证明VCMA同步的原理外，我们还量化了电流密度、skyrmion速度和各向异性势垒高度对skyrmion运动的影响。进一步的微磁结果证明了级联逻辑电路的可行性，其中VCMA同步器使时钟和流水线，说明了一个可行的途径，以节能的大规模计算系统的基础上磁skyrmions。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall cs.ET cs.SY
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
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
