Field-Selected Topological Buffering in a Disordered Skyrmion Crystal
Lanzhou University（兰州大学）；Beihang University（北京航空航天大学）；Ningbo University（宁波大学）
该研究通过大规模模拟揭示磁场可调控无序斯格明子晶体的拓扑缓冲，区分晶体无序化与拓扑电荷损失，确立拓扑缓冲为拓扑织构在无序介质中保持鲁棒性的机制。
2026-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion morphology in ultrathin magnetic films
氮空位磁显微镜是一种非侵入性、高分辨率的工具，可以在淬灭模式下研究磁性薄膜中孤立的Skyrmions的形态。研究发现，局部钉扎效应和磁场历史对skyrmion的尺寸和形状有很大影响。微磁模拟，包括静态无序，基于一个物理模型的晶粒到晶粒的厚度变化，再现所有的实验观察，并揭示了无序和磁历史的关键作用，在稳定的skyrmions在磁性薄膜。这项工作开辟了深入了解真实，无序介质中的skyrmion动力学的道路。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque induced dipole skyrmion motion at room temperature
我们证明了确定性控制的偶极场稳定的skyrmions的重过渡金属种子层所产生的自旋轨道力矩的装置。实验上进行非晶Fe/Gd多层膜，图案化成线，并表现出条纹域和偶极skyrmions在室温下。我们发现，虽然域壁和skyrmions平均是非手性的，由于缺乏Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，在每个表面的Néel样封闭域壁是手性的，可以耦合到自旋轨道扭矩。报道了不同磁相的电流诱导畴的演化，包括无序条纹畴、共存条纹和偶极skyrmion以及紧密堆积的偶极skyrmion晶格。磁性织构在电流密度约为10^8 A/m2的电流激励下表现出运动。通过比较不同重过渡金属界面的Fe/Gd薄膜中磁自旋织构的运动，我们证实了自旋电流可以通过自旋-轨道矩来操纵非手性偶极skyrmions.
2018-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Controllable highly oriented skyrmion track array in Fe3GaTe2
Beijing National Center for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Department of Physics and State Key Laboratory of Surface Physics, Fudan University（复旦大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
通过矢量磁场操控技术，在Fe3GaTe2中实现了大面积高取向天空之轮轨道阵列的可控生成与调控，揭示了平面磁场和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用在生成中的关键作用。
2026-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy surface and lifetime of magnetic skyrmions
通过分析描述系统能量随系统中磁矩方向变化的多维曲面，估计了skyrmions在各种环境中的稳定性。能量由包括Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用、各向异性和外部磁场的类海森堡哈密顿量给出。在这个表面上的局部极小值对应于铁磁和skyrmion状态。最小能量路径（MEP）之间的最小值使用测地线轻推弹性带方法计算。沿着MEP的最大能量对应于能量表面上的一阶鞍点，并给出了磁跃迁的激活能的估计，例如Skyrmion的创建和湮灭。在阿克里乌斯定律的速率，所谓的尝试频率的指数前因子，估计内谐波过渡态理论，其中的特征值的Hessian在鞍点和局部极小值被用来表征的能量表面的形状。对于某些自由度，所谓的“零模式”，系统的能量保持不变。它们需要被单独对待，并引起尝试频率的温度依赖性。作为该一般理论的一个应用实例，计算了Ir（111）衬底上PdFe覆盖层有限宽度径迹中skyrmion的寿命随径迹宽度和外磁场的变化.此外，非磁性杂质的影响进行了研究。各种MEP内的轨道，通过轨道的边界和杂质的湮灭。尝试频率以及活化能已被计算为每个机制，以估计作为温度的函数的过渡率。
2017-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Topological Hall plateau in quasi-2D kagome magnet YMn$_6$Sn$_6$
Mahindra University（马欣德拉大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Indian Institute of Technology Roorkee（鲁尔基印度理工学院）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；BITS Pilani-Hyderabad Campus（比蒂斯皮拉尼海得拉巴校区）
通过第一性原理和自旋动力学模拟，发现准二维kagome磁体YMn$_6$Sn$_6$中面内DMI与铁磁交换稳定了无序斯格明子相，在-0.5至0.5 T范围内出现拓扑霍尔平台，由均匀标量自旋手性和实空间贝里曲率驱动，平台大小和符号受Hund耦合与化学势影响。
2026-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Driving skyrmions in flow regime in synthetic ferrimagnets
本文研究合成亚铁磁多层膜中斯格明子的自旋矩驱动运动，通过增加 Tb 厚度降低总磁矩并增强自旋轨道矩，实现直径约 160 nm 的斯格明子速度达 400 m/s，并证明其在最大电流密度下进入无横向偏转的动态流动状态。
2023-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of antiferromagnetic skyrmions in a triangular monolayer
采用基于平均场论的优化量子Monte Carlo方法，数值研究了反铁磁海森堡交换和手征Dzyaloshinsky-Moriya相互作用共存的二维三角系统的手征自旋织构.我们发现：当垂直于2D单层施加外部磁场时，可以形成螺旋形、skyrmionic和涡旋AF晶体;这些skyrmionic和涡旋的尺寸在外部磁场的几个临界点处突然改变;这些AF晶体中的每一个可以分解成三个周期性铁磁（FM）子晶格。在理论框架中实现的量子成分有助于跟踪AF skyrmion晶格的存在，直到低温。
2020-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of skyrmion condensation and pairing for twisted bi-layer graphene
当巡游费米子的量子味霍尔绝缘体相被强量子涨落无序化时，序参量场的Skyrmion织构的凝聚可以导致超导性。在这项工作中，我们解决的skyrmion凝聚的机制，考虑（2+1）维，Weyl费米子和刺猬型隧道配置的序参量，违反skyrmion数守恒定律之间的散射。我们证明了量子化的味霍尔电导率（$σ^f_{xy}$）控制着拓扑保护的费米子零模的简并性，并且零模本征函数或t Hooft顶点之间的重叠决定了配对的性质.我们证明了量子无序，味道霍尔绝缘体与$σ^f_{xy}= 2 N$导致不同类型的电荷$2 N e^-$超导性。概述了味霍尔绝缘体之间的竞争，BCS和对密度波通道中的电荷$2e^-$配对状态，以及扭曲双层石墨烯的复合物，电荷$4e^-$超导体的一些含义。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stabilizing skyrmions in stepped magnetic devices for multistate memory
研究了多约束纳米轨道中磁skyrmions的动力学和稳定性。首先，研究了自旋转移矩（STT）作用下单个Skyrmion的运动。通过精确地调节电流脉冲的幅度和宽度，研究揭示了在每个约束中钉扎和稳定skyrmion的可能性。由于霍尔角的存在，skyrmion从顶部限制的脱钉需要两个具有可调时间延迟的脉冲，而对于底部限制的情况，单个脉冲足以使其脱钉。在两个skyrmion的情况下，一旦一个被钉扎在一个限制中，第二个稳定在最近的可用空态，并且在单个限制中不能看到超过一个skyrmion。最后，为了进一步证实这种行为，在相同的条件下，研究了大量的skyrmions的运动。结果表明，在每个态只存在一个Skyrmion的情况下，可以得到一个多态器件。Skyrmions可以沿着纳米轨道移动，直到它们在设备的末端被消灭。
2023-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Skyrmions in antiferromagnets: thermal stability and the effect of external field and impurities
计算了反铁磁体中的skyrmions，并与相应铁磁体中的skyrmions进行了比较。计算了skyrmion的坍缩率和通过径迹边界的逃逸率，以及与非磁性杂质的结合率和坍缩率随外加磁场的变化。在没有外加磁场的情况下，AFM和相应的FM中Skyrmion湮灭的激活能是相同的。然而，在阿克里米乌斯速率定律中的指前因子是不同的，因为两个系统中的skyrmion动力学是不同的。外加磁场对这两种材料中的skyrmions有相反的影响。在原子力显微镜中，随着磁场的增加，skyrmion的坍缩率以及通过磁条边缘的逃逸率略有下降，而当磁场与skyrmion中心的磁化方向反向平行时，相应的FM中的skyrmion的坍缩率和逃逸率都会大幅增加。非磁性杂质不太可能在AFM中捕获Skyrmion，特别是在存在磁场的情况下。这与自旋极化电流在电流的方向上移动AFM中的skyrmions，而在FM中skyrmions以与电流成一角度移动的既定事实一起，证明AFM中的skyrmions具有优于用于存储器和自旋电子器件的FM中的skyrmions的几个有利性质。
2020-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Very large Dzyaloshinskii-Moriya interaction in two-dimensional Janus manganese dichalcogenides and its application to realize skyrmion states
Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）只存在于非中心对称系统中，是形成奇异手征磁态的主要原因。在大多数二维（2D）磁性材料中，由于其固有的反转对称性，因此不存在磁性。在这里，使用第一性原理计算，我们证明了显着的双金属氧化物锰的Janus单层MnXY中，在Mn的相对侧的X和Y之间的差异打破了反转对称性，可以得到一系列的Janus单层。特别是，MnSeTe和MnSTe的磁共振振幅与最先进的铁磁体/重金属（FM/HM）异质结构的磁共振振幅相当。另外，通过蒙特卡罗模拟，我们发现在低温下，外加磁场可以使MnSeTe和MnSTe单层膜的基态从具有蠕虫状磁畴的铁磁态转变为skyrmion态.随着温度的升高，Skyrmion态开始在50 K以上波动，然后在更高的温度下演变为完全无序的结构。目前的研究结果铺平了道路，新的设备概念，利用专门设计的2D铁磁材料的手性磁结构。
2020-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Dzyaloshinskii-Moriya interaction at disordered interfaces from ab initio theory: robustness against intermixing and tunability through dusting
Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）是稳定非平凡手性磁性织构（如Skyrmions）的关键，在超薄磁性材料和重元素的异质结构中特别强。我们探索通过密度泛函理论计算的可能性，以修改在Co/Pt界面的磁性与化学无序。在这些系统中，我们发现了一个特别的鲁棒性的混合的反。在用第三种元素（所有的$4d$过渡金属和B、Cu、Au和Bi）对界面进行除尘时，预测了Pd的强烈还原。这就为通过混合和除尘的程度来调节湿度提供了可能性。
2018-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Deterministic creation and deletion of a single magnetic skyrmion observed by direct time-resolved X-ray microscopy
基于磁skyrmions的自旋电子器件由于其纳米尺寸、拓扑保护的稳定性和高效的电流驱动动力学而成为下一代存储器应用的有希望的候选者。自从最近发现室温磁skyrmion以来，已经有关于电流驱动skyrmion在磁轨道上位移的报道，以及电流脉冲驱动skyrmion产生的演示。然而，在室温下单个skyrmion的受控湮灭仍然难以捉摸。在这里，我们证明了确定性的写入和删除的单个孤立的skyrmions在室温下的亚铁磁GdFeCo薄膜与设备兼容的带状线几何形状。该过程是由电流脉冲，诱导自旋轨道扭矩的应用程序驱动，并直接观察到使用时间分辨纳米X射线成像技术。我们提供了一个有效的和确定性的写入和删除过程的电流脉冲轮廓。利用微磁学模拟，我们还揭示了在这个过程中发生的拓扑波动的微观机制。
2018-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Room Temperature Magnetic Skyrmions in Ir/Fe/Co/Pt Multilayers
磁skyrmions是纳米级的拓扑自旋结构，为下一代信息存储技术提供了巨大的希望。最近在几种多层膜中发现了亚100 nm室温（RT）skyrmions，这引发了人们对调制其物理性质以用于器件的积极努力。在这里，我们提出了一个可调RT skyrmion平台的基础上，多层堆叠的Ir/Fe/Co/Pt，我们研究使用X射线显微镜，磁力显微镜和霍尔传输技术。通过改变铁磁层的组成，我们可以调整磁相互作用的Skyrmion属性，从而调整其热力学稳定性参数的数量级。Skyrmions在样品中表现出孤立（亚稳态）和无序晶格构型之间的平滑交叉，而它们的大小和密度可以分别调节2和10倍。因此，我们建立了一个平台，调查功能的子50纳米RT skyrmion，指向基于skyrmion的存储设备的发展。
2017-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
The Frogs Method: A Bioinspired Algorithm For Micromagnetic Dynamics Skyrmion Data Extraction
在这项工作中，我们提出了一个新的生物启发的方法（使用适应，青蛙为基础的粒子群优化），可以跟踪skyrmion的位置。在一个给定的系统中，skyrmions的结构和位置通常通过矢量图的视觉印象来确定，或者通过对磁化和拓扑电荷进行平均来确定。由于在离散系统中获取这些信息的固有困难，也在有限边界的系统中，我们提出了一种方法，它能够可靠地跟踪各种不同的拓扑结构，同时还提供有关内部自由度的额外数据，在静态和动态的情况下。
2019-11-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.data-an
Deciphering structural and magnetic disorder in the chiral skyrmion host materials Co$_x$Zn$_y$Mn$_z$ ($x+y+z=20$)
已知以手性$β$ -Mn晶体结构结晶的Co $_x$ Zn $_y$ Mn $_z$（$x+y+z=20$）化合物即使在升高的温度下也具有Skyrmion自旋织构。与其他手性立方Skyrmion宿主一样，这些材料中的Skyrmion晶格在磁居里温度以下的小口袋中处于平衡状态。值得注意的是，还发现CoxZnyMnz化合物在宽的温度和场范围内（包括低至零场和低温）具有亚稳态非平衡skyrmion晶格。这种行为被认为与材料中存在的无序有关。在这里，我们使用中子和同步辐射衍射，密度泛函理论计算，直流和交流磁测量，在这些材料中的原子和磁无序的特点。我们表明，Co具有较强的网站偏好的金刚石8 C网站的晶体结构中，而锰往往共享几何挫折12 d网站与锌，由于其能够开发一个大的本地网站上的时刻。这种磁性驱动的位置特异性导致不同的磁性行为的钴丰富的8 c亚晶格和Mn的12 d亚晶格。富Co亚晶格在高温下有序（在100 K至470 K之间组成可调），其矩约为1 $μ_B$ /原子，并在低温下保持这种有序。富Mn亚晶格具有较大的磁矩（约3 $μ_B$，其在Co磁矩有序温度以下保持波动。在较低的温度下，波动的Mn矩冻结成一个可重入的无序集群玻璃状态，没有净矩，而Co矩保持秩序。这种两个子晶格的行为允许观察到的共存的强磁无序和有序的磁状态，如helimagnetism和skyrmion晶格。
2019-01-09 cond-mat.mtrl-sci
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
Skyrmion lattice creep at ultra-low current densities
磁性skyrmions非常适合于编码信息，因为它们是纳米尺寸的，拓扑稳定的，并且只需要超低的临界电流密度$j_c$就可以从下面的原子晶格中脱钉。上图中的$j_c$，skyrmions的运动控制得很好，这使它们成为赛道记忆的主要候选者。在薄膜热激活蠕变运动的孤立skyrmions观察到低于$j_c$的理论预测。不受控制的Skyrmion运动对赛道记忆是有害的，并且还没有完全理解。值得注意的是，体材料中skyrmion晶格的蠕变仍有待探索。在这里，我们使用共振超声光谱-一种对skyrmion和原子晶格之间的耦合高度敏感的探针-在原型skyrmion晶格材料MnSi中，脱钉发生在$j_c^*$，仅为$j_c$的4%。我们的实验与安德森-金蠕变理论非常一致，并使我们能够揭示一个新的动态制度，在超低电流密度的特点是热激活skyrmion晶格蠕变与应用程序的重要后果。
2020-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Current-driven dynamics of antiferromagnetic skyrmions: from skyrmion Hall effects to hybrid inter-skyrmion scattering
本研究结合第一性原理与原子自旋动力学模拟，发现CrPdFe/Ir(111)中反铁磁斯格明子在电流下具有有限斯格明子霍尔效应，并揭示底层铁磁斯格明子的陷阱作用。
2024-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Deflection of (anti)ferromagnetic skyrmions at heterochiral interfaces
设计具有空间异质性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）的磁性纳米结构是实现潜在器件中磁skyrmions的先进限制和控制的一条有前途的途径。在这里，我们讨论了理论上如何skyrmion相互作用的异手界面，使用微磁学模拟和分析参数。我们表明，一个异手界面偏转的铁磁（FM）skyrmions的轨迹，这种偏转的程度是由所施加的自旋极化电流和跨界面的不同的介电常数调谐。此外，我们表明，这种偏转的FM skyrmion的特性，是完全不存在的反铁磁（AFM）的情况下。反过来，我们发现，AFM skyrmion实现更高的速度比FM对应，但经历更强的约束在纳米工程异手性轨道，这加强了AFM skyrmion作为一个有利的选择skyrmion为基础的设备。
2018-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Imaging magnetic spiral phases, skyrmion clusters, and skyrmion displacements at the surface of bulk Cu$_2$OSeO$_3$
本文利用扫描SQUID-on-tip显微镜对体相Cu$_2$OSeO$_3$表面磁相进行实空间成像，揭示了低场下的条纹表面态和低温斯格明子相中的无序团簇，并通过探针电势实现了单个斯格明子的局域位移操控。
2024-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric imprint of skyrmions in van der Waals bilayers
针对斯格明子难以追踪与操控的问题，本文提出利用范德华双层膜中的滑移铁电与近邻耦合，将磁性斯格明子等周期印记为电学斯格明子，从而实现其全电学读取与操控。
2024-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion manipulation and logic gate functionality in transition metal multilayers
本研究通过微磁模拟，在PdFe/Ir(111)多层膜中利用电流脉冲操控斯格明子，并设计各向异性势垒实现OR和AND逻辑门，展示了其作为自旋电子逻辑器件的潜力。
2025-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Oriented Three-Dimensional Magnetic Biskyrmion in MnNiGa Bulk Crystals
一个biskyrmion由两个束缚的，拓扑稳定的skyrmion自旋纹理。这些咖啡豆形状的物体已经在真实空间中使用洛伦兹透射电子显微镜（LTEM）在薄板中观察到。仅从LTEM成像来看，尚不清楚biskyrmions是否是表面限制的物体，或者类似于非中心对称helimagnets中的skyrmions，在大块样品中的三维管状结构。在这里，我们调查的biskyrmion形状因子的单晶和多晶MnNiGa样品使用小角中子散射（SANS）。我们发现，biskyrmions不是长程有序的，甚至在单晶中也不是。令人惊讶的是，所有的无序双克尔米子都有它们的面内对称轴沿某些方向排列，由磁晶各向异性控制。这种各向异性的性质可以进一步利用biskyrmions编码信息。
2019-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Fast current-induced skyrmion motion in synthetic antiferromagnets
本文证明在补偿型合成反铁磁体中，斯格明子可被电流以高达900米每秒的速度沿电流方向驱动，且因净拓扑电荷抵消而消除霍尔效应，为快速自旋电子器件开辟了新途径。
2024-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing Microwave-Driven Dynamics of Antiskyrmions and Surface Skyrmions
RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（RIKEN 新兴物质科学中心）；Condensed Matter Physics and Materials Science Division, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室凝聚态物理与材料科学部）；Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University（石溪大学物理与天文学系）；Fundamental Quantum Science Program, TRIP Headquarters, RIKEN（RIKEN TRIP总部基础量子科学项目）；Baton Zone Program, TRIP Headquarters, RIKEN（RIKEN TRIP总部 Baton Zone 项目）；Department of Applied Physics, The University of Tokyo（东京大学应用物理系）；Tokyo College, The University of Tokyo（东京大学东京学院）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
研究利用时间分辨洛伦兹透射电子显微镜，可视化混合反斯格明子结构的微波驱动动力学，解析其皮秒级演化及核心运动轨迹，微磁模拟辅助，确立了超快电子显微镜在探测拓扑磁孤子高频动力学方面的实空间方法。
2026-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Tunable gigahertz dynamics of low-temperature skyrmion lattice in a chiral magnet
本研究针对手性磁绝缘体Cu₂OSeO₃的低温斯格明子相，通过场循环方法生成该相并结合吉赫兹自旋动力学探测，揭示了其可调激发模式与相图特征，明确了磁晶各向异性对模式杂化的核心作用。
2021-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Steering Magnetic Skyrmions with Nonequilibrium Green's Functions
磁skyrmions，拓扑保护的涡旋状配置的自旋纹理，是广泛的概念和实际的吸引力，量子信息技术，特别是在所谓的赛道存储设备的制作。Skyrmions可以用磁场和/或（自旋）电流来创建、操纵和摧毁。在这里，我们专注于后者的机制，通过微观处理的skyrmion电流相互作用进行分析。我们考虑的系统是一个孤立的skyrmion在一个正方形晶格团簇，相互作用的电子自旋载流量子线。对于理论描述，我们采用了量子制剂的自旋相关电流通过非平衡格林函数（NEGF）内的广义Kadanoff-Baym模型（GKBA）。这是结合治疗的skyrmion的基础上经典的本地化的自旋，与skyrmion运动通过描述Ehrfest动力学。与我们的混合量子经典方案，我们评估如何随时间变化的电流可以影响skyrmion动力学，以及如何这反过来又取决于电子-电子和自旋轨道相互作用的电线。我们的研究表明，通过电流的skyrmion转向量子经典治疗的有用性，作为一种方式，例如验证/提取一个有效的，经典的，描述skyrmion动力学从微观量子建模的skyrmion电流相互作用。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Skyrmions in synthetic antiferromagnets and their nucleation via electrical current and ultrafast laser illumination
磁性Skyrmions是一种拓扑自旋纹理，在非易失性存储器和逻辑器件中作为纳米级信息载体具有很大的前景。虽然室温磁skyrmions和它们的电流诱导操纵最近被证明，杂散场产生的有限磁化以及它们的拓扑电荷限制了它们的最小尺寸和可靠的运动轨迹。反铁磁（AF）skyrmions允许这些限制被解除，由于其消失的磁化和净零拓扑电荷，有前途的室温，超小skyrmions，快速的动力学，和对外部磁场不敏感。虽然室温AF自旋织构最近已被证明，AF skyrmions在室温下可操作的工业兼容的合成反铁磁（SAF）材料系统的观察和控制成核仍然缺乏。在这里，我们证明了孤立的skyrmions可以稳定在零场和室温下，在一个完全补偿的SAF。使用X射线显微镜技术，我们能够观察到的skyrmion在不同的SAF层，并证明他们的反平行排列。结果证实了微磁模拟和分析模型，使用实验参数，这证实了手性SAF skyrmion自旋纹理，并允许识别的物理机制，控制SAF skyrmion的大小和稳定性。我们还证明了通过局部电流注入以及超快激光在零场激发的SAF skyrmions的局部成核。这些结果将使SAF skyrmion能够在基于skyrmion的设备中利用。
2021-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure and magnetism of the skyrmion hosting family GaV$_4$S$_{8-y}$Se$_y$ with low levels of substitutions between $0 \leq y \leq 0.5$ and $7.5 \leq y\leq 8$
为了研究它们的磁性和结构性质，合成了在$0 \leq y \leq 0.5$和$7.5 \leq y\leq 8$之间具有小水平取代的GaV $_4$ S $_{8-y}$ Se $_y$材料家族的多晶成员。取代的skyrmion托管母体化合物GaV $_4$ S $_8$和GaV $_4$ Se $_8$，发现抑制温度的立方菱形结构的相变发生在两个末端化合物，并创建一个温度区域周围的过渡，其中有一个共存的这两个阶段。类似地，磁化强度的大小和磁性转变的温度在所有取代的化合物中都被抑制，直到实现玻璃状磁性状态。有证据表明，从$ac$的磁化率数据，skyrmion晶格与那些在GaV $_4$ S $_8$和GaV $_4$ Se $_8$类似的动力学是目前在化合物具有非常低的水平的取代，$0 < y< 0.2$和$7.8 < y < 8$，然而，这些国家消失在更高水平的取代。这些取代的材料的磁性受到取代的影响，改变交换途径，并导致越来越无序的磁性状态的产生。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion Crystal and Phase Transition in Magneto-Ferroelectric Superlattices: Dzyaloshinskii-Moriya Interaction in a Frustrated $J_1-J_2$ Model
研究了超晶格中铁电层与磁性层界面处的Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用对Skyrmion晶体的形成及其相变的影响.在磁性和铁电薄膜中引入了阻挫。薄膜具有简单的立方晶格结构。磁性层内的自旋是海森堡自旋，它们通过最近邻（NN）交换$J^m$和次最近邻（NNN）交换$J^{2m}$相互作用。假设铁电层中的极化是具有NN和NNN相互作用$J^f$和$J^{2f}$的伊辛型。在磁电界面处，假设自旋和极化之间存在DM相互作用$J^{mf}$。用最速下降法计算了基态自旋组态。在外加磁场$\mathbf H$垂直于层，我们表明，形成的skyrmions在磁电界面强烈增强所带来的挫折的NNN反铁磁相互作用$J^{2m}$和$J^{2f}$。通过蒙特卡罗模拟得到了有限温度下的各种物理量。我们显示的临界温度，磁性和铁电层的顺序参数作为界面DM耦合，所施加的磁场和$J^{2m}$和$J^{2f}$的函数。详细研究了向无序相的相变。保留字：kyrmions;相变;挫折感;超晶格;磁铁电耦合; Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用; $J_1-J_2$模型;蒙特卡罗模拟
2019-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chiral magnetic textures in Ir/Fe/Co/Pt multilayers: Evolution and topological Hall signature
Skyrmions是拓扑保护的，二维的，局部的刺猬和旋转的螺旋。skyrmions最初是作为核相互作用的场论中的一个概念而发明的，它是凝聚态物质中广泛现象的核心。它们在室温（RT）下在磁性多层膜中的实现产生了相当大的兴趣，受到技术前景和对基本问题的访问的推动。Skyrmion与载流子的相互作用产生了奇异的电动力学，如拓扑霍尔效应（THE），霍尔对出现的磁场的响应，Skyrmion贝里相的表现。THE可以用来探测Skyrmion的提议需要进行定量测试。为此，必须全面了解skyrmion和其他手性纹理及其电指纹。在这里，使用霍尔传输和磁成像，我们跟踪的演变的磁性纹理和他们的签名在技术上可行的多层膜作为温度（$T$）和平面外施加的磁场（$H$）的函数。我们发现，拓扑霍尔电阻率（$ρ_\mathrm{TH}$）的规模与密度的孤立skyrmion（$n_\mathrm{sk}$）在很宽的范围内的$T$，确认的影响的skyrmion贝里阶段的电子输运。我们发现，在较高的$n_\mathrm{sk}$ skyrmions集群成蠕虫进行相当大的拓扑电荷，不像拓扑平凡的自旋螺旋。虽然我们建立了一个定性协议之间的$ρ_\mathrm{TH}(H,T)$和面密度的拓扑电荷$n_\mathrm{T}(H,T)$，我们详细的定量分析表明，一个更大的$ρ_\mathrm{TH}$比流行的理论预测观察到的$n_…
2018-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effects of spatially engineered Dzyaloshinskii-Moriya interaction in ferromagnetic films
Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（英语：Dzyaloshinskii-Moriya interaction）是一种有利于形成畴壁的手性相互作用。最近的实验和从头计算表明，有多种方法可以改变垂直磁各向异性铁磁薄膜中界面感应磁化强度。本文从理论上揭示了空间变化的磁势对薄膜磁态的影响。在这样的异手性二维结构中，我们报告了几个新兴的现象，从平衡自旋倾斜在不同的区域之间的界面，在特别强的限制域壁和skyrmion内的高的自旋轨道，先进的应用程序，如域剪裁几乎随意，磁振子波导的设计，并大大改善skyrmion赛道内存。
2017-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo simulation of charge transport in disordered organic systems using buffer lattice at boundary
在这篇文章中，我们提出了一种替代的方法来模拟无序有机材料中的电荷输运通过使用缓冲晶格的边界。该方法不需要仔细跟踪载波的跨越边界的跳频图案。该方法的适用性是通过再现无序有机体系中迁移率、载流子弛豫和载流子扩散的场依赖性来建立的，所述无序有机体系是通过模拟无边界条件下沿场方向的体系的全长的电荷输运来获得的。通过模拟迁移率的场依赖性而不使用缓冲晶格来强调缓冲晶格的重要性，这导致在低场区的迁移率的负场依赖性（NFDM），这是由于载流子从沿场方向的被忽略的跳变和边界获得的额外偏置。
2018-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Emergent Chaos-Like Dynamics of Spin-Orbit Torque-Driven Magnetic Transitions
Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy（马克斯·玻恩非线性光学和超短脉冲光谱研究所）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林赫尔姆霍兹材料能源中心）；Ferdinand-Braun-Institut (FBH)（费迪南德·布劳恩研究所）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron（德国电子同步辐射中心）
研究通过实时光谱成像和微磁模拟揭示自旋轨道扭矩驱动的磁转变在纳秒到皮秒尺度上出现混沌样行为，发现动态相变分离了确定性运动与瞬时不稳定性，首次实验观察到拓扑不稳定性和磁涡剥离现象。
2026-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural Properties and Recrystallization Effects in Ion Beam Modified B20-type FeGe Films
本研究通过2.8 MeV Au$^{4+}$离子辐照外延B20相FeGe薄膜引入非晶化区域以调节无序度，并结合原位退火与JMAK模型分析再结晶动力学，实现了对skyrmion-antiskyrmion系统的可调控性。
2024-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
