Inducing skyrmions in ultrathin Fe films by hydrogen exposure
磁skyrmions是一种具有粒子性质的纳米自旋局域结构，有望作为比特应用于下一代信息技术。未来基于skyrmion的应用的一个重要步骤是设计关键的磁性参数，以开发和稳定单个磁性skyrmion。在这里，我们演示了通过在样品中加载原子氢来调节Ir111衬底上Fe双层的非共线磁性状态。利用自旋极化扫描隧道显微镜发现，氢化体系在外加磁场中支持skyrmion的形成，而未氢化的Fe双电层则不支持.基于从头计算，我们归因于这种效果的海森堡交换和Dzyaloshinsky_Moriya相互作用，由于氢化的调谐。除了界面工程外，磁性薄膜的氢化为低维磁性材料中Skyrmion态的设计和优化提供了一条独特的途径。
2017-11-18 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
Transport properties of dipole skyrmions in amorphous FeGd multilayers
通过在三种电流和磁场配置下测量非晶中心对称Fe/Gd多层膜中偶极skyrmion的温度和场相关电阻率，研究了其输运响应.结果表明，偶极skyrmion晶格相可能会形成在一定的温度下导致一个独特的签名的极性纵向电阻率。这个签名不同于传统的场变化的抛物线响应与条纹相位，过渡到一个无序的skyrmion相下施加的领域。不同场历史记录下的输运测量结果表明，在特定的场历史反转过程中，极区纵向电阻率出现异常。我们的实验结果再现使用微磁学模拟，显示异常的极性纵向电阻率是相关的畴壁重新配置，发生的域形态从无序条纹下施加垂直场的skyrmion晶格过渡。
2022-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Bloch Skyrmion Transport by Electric Fields in a Composite Bilayer
研究了在手性磁性（CM）/铁电（FE）双层复合膜中施加电场来操纵磁性Bloch Skyrmions的力学方法。界面处的磁电耦合允许电场刺激磁有序。因此，它提供了生成Skyrmions的可能性[Phys. Rev. B 94，014311（2016）]。在这里，我们设计了一个可移动的和本地化的电场源，驱动skyrmion沿双层运输。必须仔细选择电场源的移动速度，以显示该过程的稳定性和效率。将讨论高速操作的影响。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust skyrmion nucleation and transport via composition gradient in rare earth-transition metal ferrimagnets
Scuola Normale Superiore（高等师范学院）；Italian Institute of Technology（意大利理工学院）；University of Genoa（热那亚大学）
本研究利用稀土-过渡金属亚铁磁体的成分梯度，实现了斯格明子的确定性成核与高速、低霍尔效应的可控输运，还可通过局域成分变化实现阈值控制的捕获与释放。
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin polarized STM imaging of nanoscale Néel skyrmions in an SrIrO3/SrRuO3 Perovskite Bilayer
自旋极化扫描隧道显微镜（SPSTM）被用来直接成像纳米级Néel skyrmions在SrIrO 3/SrRuO 3双层系统，是迄今为止在任何系统中报道的最小的。离轴磁控溅射被用来盖外延膜的氧化物铁磁体SRO与2个单位电池的SrIrO 3，旨在提供界面自旋轨道耦合。原子分辨率STM成像和隧道光谱被用来识别岛状SrIrO 3晶粒和小区域的裸SrRuO 3。孤立的skyrmions只观察到SrIrO 3覆盖的区域的膜，并表现出的平均直径为3 nm的大小和形状的分布。我们发现，skyrmions必须完全包含在内，但可能小于，任何给定的SrIrO 3区域。此外，skyrmions观察到SrIrO 3岛的不同厚度的SPSTM对比度没有损失，这表明磁纹理位于SrIrO 3岛，而不是下面的铁磁SrRuO 3。密度泛函理论计算表明，这可能是由于一个小的感应磁矩与IrO层在SrIrO 3膜。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Motion-induced inertial effects and topological phase transitions in skyrmion transport
本文研究了铁磁系统中Skyrmions的电流惯性效应。{When动力学被认为超出了类粒子的描述，磁skyrmions可以变形，由于自感应场。我们进行蒙特卡罗模拟来描述Skyrmion在其运动过程中的变形。在低速区，Skyrmion形状的变形由与耗散力有关的有效惯性质量量化。当skyrmions移动得更快时，大的自诱导变形触发拓扑转变。跃迁的特征是Skyrmion的增殖和不同的总拓扑荷，这是根据Skyrmion速度得到的。我们的研究结果提供了一种替代的方式来描述skyrmion动力学，考虑到其结构的变形。此外，运动诱导的拓扑相变为利用速度效应控制铁磁skyrmions的数目提供了可能。
2020-10-04 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
Observation of Skyrmion Bubbles in Multilayer [Pt/Co/Cu]n using spin-polarized STM
本研究利用自旋极化STM观测[Pt/Co/Cu]n多层膜中的大尺寸不规则斯格明子泡，证实其尺寸形貌与表面缺陷无关，且可通过针尖场及电脉冲调控，为斯格明子器件研究提供支撑。
2023-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Kelvin modes of a skyrmion line in chiral magnets and the associated magnon transport
块状晶体中的磁skyrmions是线状拓扑保护的自旋织构。它们允许磁振子沿着Skyrmion线传播，但局限于Skyrmion线内部。类似于涡线，这些传播模式是Skyrmion线的Kelvin模式。在没有反转中心的晶体中，铁磁态的磁振子色散在波矢上是不对称的。很自然地可以预期开尔文模的色散也是关于波矢不对称的。本文研究了铁磁背景下Skyrmion线的Kelvin模。与此相反，我们发现，最低的开尔文模式是对称的波矢在低能区，尽管反转对称性破缺。其他低于磁振子连续谱的开尔文模是不对称的，并且它们中的大多数具有正的群速度。我们的结果表明，斯基尔米恩线可以作为一个单向波导的磁振子。
2019-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zero-field skyrmionic states and in-field edge-skyrmions induced by boundary tuning
当磁Skyrmion通过电流移动时，它们并不严格沿着电流的路径移动，相反，它们的运动也获得了横向分量。这种所谓的skyrmion霍尔效应在潜在的skyrmion器件中可能是有害的，因为它将skyrmion推向它们的宿主材料的边缘，在那里它们面临潜在的湮灭。在这里，我们实验修改skyrmion模型系统-原子Pd/Fe双层Ir（111）-装饰膜边缘铁磁Co/Fe补丁。采用自旋极化扫描隧道显微镜，我们表明，这种铁磁边缘防止skyrmion湮灭在薄膜边缘和稳定skyrmion和目标状态在零场。此外，在外部磁场中，Co/Fe边缘可以引起钉扎到膜边缘的skyrmion。自旋动力学模拟揭示了如何结合不同的吸引和排斥skyrmion边缘相互作用可以诱导这样的skyrmions的边缘钉扎效应。
2021-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic hard nanobubble: a possible magnetization structure behind the bi-skyrmion
应用强度输运方程（TIE）对在洛仑兹透射电子显微镜（LTEM）上获得的磁性硬纳米气泡的模拟图像和实验图像进行了处理。系统的研究表明，TIE中的工艺参数可以调制恢复的磁化特性，并诱导双螺旋结构，这可能是确定的双skyrmions。
2019-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic order of topological orbital moments in atomic-scale skyrmion lattices
本文利用自旋极化扫描隧道显微镜和DFT计算，在Ir/Re(0001)上的Fe单层中观测到原子尺度斯格明子晶格，揭示其由Dzyaloshinskii-Moriya与四自旋相互作用稳定，并发现垂直表面的局域拓扑轨道矩呈反铁磁序排列。
2024-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion Molecule Lattices Enabling Stable Transport and Flexible Manipulation
本文提出斯格明子分子晶格架构，通过对称性锁定使相反极化率的自旋斯格明子对形成稳定传播本征态，并结合边界工程技术实现对其产生、形变、湮灭和极化率反转的精确控制，在类石墨烯声表面波超材料中实验验证了稳定传输与灵活操控。
2025-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Engineering skyrmions in transition-metal multilayers for spintronics
磁skyrmions是局部的，拓扑保护的自旋结构，已被提出用于存储或处理信息，由于其有趣的动力学和输运性质。在应用方面重要的是最近发现的界面稳定的skyrmions超薄过渡金属薄膜中证明。然而，到目前为止，只有与磁性材料的单个原子层的界面处的skyrmion被报道，这极大地限制了它们在器件中的应用潜力。在[4d/Fe_2/5d]_n多层膜中，即Fe双原子层夹在4d-和5d-过渡金属层之间的结构中，我们预言了skyrmion的出现。在这些复合结构中，交换和控制skyrmion形成的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用可以通过两个界面分别进行调节。这使得工程skyrmions所示的基础上密度泛函理论和自旋动力学模拟。
2015-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation of the topological Hall effect caused by magnetic skyrmions in Pd/Fe/Ir(111)
本文基于第一性原理和KKR格林函数方法，研究了Pd/Fe/Ir(111)薄膜中磁性斯格明子引起的拓扑霍尔效应，并利用半经典玻尔兹曼输运方程探究了斯格明子尺寸与无序对拓扑霍尔角的影响。
2025-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of skyrmion and skyrmion crystal formation from the conical phase
实空间拓扑磁结构，如skyrmions和merons是有希望的候选人，用于信息存储和传输。然而，控制其形成和演化的微观机制仍然不清楚。在这里，使用原位洛伦兹透射电子显微镜，我们表明，skyrmion晶体（SkXs）可以成核，生长，并从圆锥相以相同的方式，真正的纳米晶体形式从蒸汽或解决方案。更有趣的是，单个的skyrmion也可以通过类似有丝分裂的过程进行“复制”，这使得它们能够消除SkX晶格缺陷，这对于由质量守恒粒子组成的晶体来说是不可能的。结合弦方法和微磁学计算表明，Skyrmions之间的排斥和吸引相互作用之间的竞争支配颗粒状SkX的增长，但非保守的SkX的增长似乎是缺陷介导的。我们的研究结果提供了见解操纵磁拓扑状态，通过应用已建立的晶体生长理论，适应帐户的skyrmion有丝分裂的新过程。
2019-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Electrical detection of magnetic skyrmions by non-collinear magnetoresistance
磁skyrmions是本地化的非共线自旋织构与未来的自旋电子应用的高潜力。Skyrmion相已经在许多材料中被发现，并且当前研究的焦点是用于在设备中实现的单个Skyrmion的制备、检测和操纵。Skyrmions的局部实验表征已经由，例如，洛伦兹显微镜或原子尺度的隧道磁阻测量使用自旋极化扫描隧道显微镜。在这里，我们报告的微分隧道电导磁skyrmion所产生的非共线性的急剧变化：自旋通道之间的混合局部改变电子结构，使skyrmion电子不同的铁磁环境。我们提出这种非共线磁阻（NCMR）作为一个可靠的全电检测方案的skyrmions与一个简单的实现到设备架构。
2015-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Interband tunneling effects on materials transport properties using the first principles Wigner distribution
窄禁带半导体中的电子输运的特征在于价带和导带中的载流子之间的自发垂直跃迁，这种现象也称为齐纳隧穿。然而，这种效果是没有捕捉到现有的模型的基础上玻尔兹曼输运方程。在这项工作中，我们提出了一个新的完全第一性原理模型的电子输运使用的维格纳分布函数，并实现它来解决电子的运动方程。的形式主义推广的玻尔兹曼方程的材料具有较强的带间耦合，并包括传输贡献的非对角分量的电荷电流算子。我们说明的方法与Bi $_2$ Se $_3$的研究，显示带间隧穿占主导地位的电子输运动力学在实验相关的小掺杂浓度，一种行为，可能是共享与其他半导体，包括拓扑绝缘体。令人惊讶的是，齐纳隧穿也发生在由比带隙大得多的能量分开的带子谷之间。
2021-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Acoustic quantum skyrmion-valley Hall effect
Nanjing University（南京大学）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学先进微结构协同创新中心）
研究通过声学晶体制备了量子Skyrmion-谷Hall效应，利用带拓扑性实现稳健可控的Skyrmion传输，展示了实空间与动量空间拓扑的直接对应关系。
2026-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Observation of compact ferrimagnetic skyrmions in DyCo$_3$ film
由于在薄膜中通过Dzyaloshinskiii-Moriya和/或偶极相互作用稳定的磁性skyrmions的实验发现，最近对具有反铁磁自旋的磁性skyrmions的兴趣激增，以克服铁磁材料中skyrmions固有的基本限制。在这里，我们报告的观察紧凑的亚铁磁skyrmions的类的金属玻璃组成的4f稀土和3d过渡金属元素的垂直磁各向异性，使用DyCo $_3$膜，这是确定相结合的X射线磁散射，扫描透射X射线显微镜，和霍尔传输技术。这些skyrmions，与反平行排列的Dy和Co的磁矩和一个约40纳米的特征核心半径，形成在成核和湮灭的磁迷宫状域图案表现出拓扑霍尔效应的贡献。我们的研究结果为亚铁磁/反铁磁自旋电子学领域的基础研究走向实际应用提供了一条有前途的路线。
2020-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Topological spin textures in an antiferromagnetic monolayer
University of Hamburg（汉堡大学）；University of Kiel（基尔大学）；Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尼克先进材料研究所）
本研究通过自旋极化扫描隧道显微镜在反铁磁单层中观察到拓扑自旋结构，并通过计算和模拟揭示其稳定机制及调控方法。
2026-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Complex magnetism of the two-dimensional antiferromagnetic Ge2F: from a Néel spin-texture to a potential antiferromagnetic skyrmion
基于密度泛函理论结合低能模型，研究了由半氟化锗烯（Ge 2F）掺杂氟原子构成的原子厚度二维混合材料的磁性.氟原子是高度电负性的，其诱导磁性并破坏反转对称性，从而触发有限且强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction）。第一、第二和第三近邻之间的磁交换相互作用具有反铁磁性质，导致磁阻挫。Néel态被认为是最稳定的状态，磁矩位于表面平面。这是由于磁矢量的面外分量引起的，这似乎引起了有效的面内磁各向异性。在施加磁场时，自旋螺旋和反铁磁skyrmions可以稳定。我们推测，这可以通过由磁性基板诱导的磁交换场来实现。为了完成我们的表征，我们计算了自旋波激发和由此产生的光谱，这可以通过电子能量损失光谱，磁拉曼光谱或扫描隧道光谱探测。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Electric transport in three-dimensional Skyrmion/monopole crystal
我们从理论上研究了由三个正交螺旋构成的三维自旋织构的输运性质，该织构本质上是由Skyrmion弦连接的自旋-反自旋对构成的晶格。根据中子散射实验和洛仑兹透射电子显微镜观察，提出了MnGe的这种自旋结构。我们采用有限温度格林函数技术，结合复杂的谱分析方法，计算了该体系的纵向直流电输运。我们考虑传导电子与自旋波的拓扑非平凡的自旋织构，其中单极出射磁场波动进入相互作用。我们详细研究了温度、外磁场和特征磁致伸缩运动的影响下的电阻率行为，特别是描述MnGe中最新实验观察的一种新的磁阻效应，其中确定了一种拓扑相变，表示强关联。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmions in 2D chiral magnets with noncollinear ground states stabilized by higher-order interactions
Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育研究所特里凡得琅分校）；Center for High-Performance Computing, Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育研究所特里凡得琅分校高性能计算中心）；CEMES, Université de Toulouse, CNRS（图卢兹大学国家科学研究中心材料微观分析与研究化学物理电子学中心）；University of Iceland（冰岛大学）
本研究通过第一性原理计算和原子自旋模拟，在非共线磁体中稳定化了由高阶相互作用驱动的新型非传统skyrmions，揭示了其在拓扑自旋传输和磁超导混合系统中的潜在应用。
2026-02-03 cond-mat.mtrl-sci
B20-MnSi films grown on Si(100) substrates with magnetic skyrmion signature
磁skyrmions已被建议作为未来的自旋电子器件的信息载体。B20型MnSi作为第一种实验证实具有Skyrmions的材料，几十年来一直是研究的热点。虽然已经在Si（111）衬底上成功地生长了B20-MnSi薄膜，但是在Si（100）衬底上生长B20-MnSi薄膜的报道还没有，这对于实际应用是更优选的。本文首次报道了在Si（100）衬底上制备B20-MnSi薄膜。这是通过Mn和Si之间的亚秒固态反应通过在环境压力下的闪光灯退火来实现的。与体B20-MnSi相比，再生长层显示出43 K的增强的居里温度。磁skyrmion签名证明在我们的电影中的磁性和运输测量。毫秒级快速退火为硅基Skyrmionic器件的制备提供了一条很有前途的途径。
2021-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of skyrmion collapse revealed by sub-nm maps of the transition rate
磁性skyrmions是新的记忆，逻辑和神经形态计算的关键候选人。一个基本的属性是它们的拓扑保护所造成的旋转自旋纹理所描述的一个强大的整数缠绕数。然而，在原子晶格上的实现留下了一个漏洞，可以通过单个自旋的协调旋转来切换缠绕数。因此，在微观上理解解旋是增强skyrmion稳定性的关键。在这里，我们使用自旋极化扫描隧道显微镜探测skyrmion湮没个别热电子，并获得在纳米尺度上的跃迁率的地图。通过施加一个平面内的磁场，我们将塌陷率调整了四个数量级。与基于第一性原理的原子自旋模拟结果相比，实验结果表明，在面内磁场为零时，系统发生径向对称坍缩，而在面内磁场为有限时，系统发生向最近预测的嵌合体坍缩的转变.我们的工作开辟了路线，设计标准的skyrmion开关和提高skyrmion稳定性。
2020-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creation of Single Chain of Nanoscale Skyrmion Bubbles with Record-high Temperature Stability in a Geometrically Confined Nanostripe
纳米尺度的拓扑非平凡的自旋纹理，如磁skyrmions，已被确定为有前途的候选人的自旋电子应用，特别是磁赛道存储器设备的信息的传输和存储。在低维纳米结构中设计和实现室温及以上的单Skyrmion链对未来的实际应用具有重要意义。在这里，我们报告创建一个单一的skyrmion气泡链的几何限制Fe3Sn2纳米条纹的宽度相当于一个skyrmion气泡的特征尺寸。系统的热稳定性研究表明，单链Skyrmion泡在室温到630 K的高温下都能保持稳定。这种极端的稳定性可以归因于弱的温度依赖性的磁各向异性和边缘状态的形成在纳米带的边界。在几何约束的纳米结构中实现高稳定的Skyrmion泡链是实现Skyrmion基自旋电子器件应用的重要一步。
2019-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Creation of nano-skyrmion lattice in Fe/Ir(111) system using voltage pulse
本研究利用自旋极化扫描隧道显微镜发现，在Fe/Ir(111)体系中施加电压脉冲可触发非斯格明子向纳米斯格明子相变，证明外部电场能调控磁性相互作用平衡，为设计低能耗斯格明子自旋电子器件提供了依据。
2023-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of the skyrmion spin texture on magnetoresistance
利用扫描隧道显微镜研究了局域自旋织构对微分电导的影响。在焦点是以前发现的非共线磁阻，这源于自旋混合效应时，电子跳跃相邻网站之间的倾斜磁矩。在目前的工作中，它的横向分辨率研究都为零磁场自旋螺旋状态，以及在不同的磁场值的个别磁skyrmion。我们详细分析了微分电导的响应，发现不同的依赖性的峰值能量和峰值强度的非共线自旋织构的本地属性。我们发现在Skyrmion的中心，峰值能量和强度尺度与最近邻矩之间的角度大致成线性关系。在Skyrmion的其他地方，非共线性不是各向同性的，磁化量子化轴变化，峰值能量的行为更复杂。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Topological Hall effect due to electron-skyrmion scattering
IIT Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；University of Missouri（密苏里大学）
利用Lippmann-Schwinger方程和格林函数方法，研究强耦合下电子与斯格明子散射的新特征，揭示其对拓扑和自旋霍尔电导率的影响。
2026-07-02 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
Magnetic adatom induced skyrmion-like spin texture in surface electron waves
当一个外来原子被放置在金属表面时，周围的电子海会屏蔽额外的电荷，导致振荡或涟漪。在表面上，这些电子有时被限制在二维表面态，由于电子的自旋-轨道相互作用和反转不对称环境产生的Rashba效应，其自旋简并被提升。据信，至少对于单个吸附原子，扫描隧道显微镜测量对Rashba分裂不敏感，即将观察到电荷振荡中的特征。依靠散射理论，我们证明，如果磁性，一个单一的吸附原子是足够的可视化的Rashba效应的存在下，在诱导自旋磁化的周围的电子表现出扭曲的自旋纹理描述为叠加的两个skyrmionic波相反的手征。
2012-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Magnetic Skyrmions by Geometric Confinement of Magnetic Structures
纳米尺度的磁性skyrmions具有有趣的静态和输运性质，使它们成为未来自旋电子器件的候选者。因此，控制和操纵Skyrmions的大小和行为至关重要。使用Ginzburg-Landau方法，我们从理论上表明，skyrmion和skyrmion晶格可以稳定的单轴磁各向异性的薄膜的中心对称铁磁体的空间调制。值得注意的是，skyrmion的大小是由交换长度和各向异性的空间调制的周期的比率，在方差与常规skyrmion稳定的偶极和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMIs）。
2017-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of Merons with Skyrmions in the Centrosymmetric van der Waals Ferromagnet Fe5GeTe2
Fe $_{5-x}$ GeTe $_2$是一种中心对称的层状范德华（vdW）铁磁体，其居里温度$T_c$（270-330 K）在自旋电子学应用的有用范围内。然而，人们对它的拓扑自旋纹理之间的相互作用知之甚少（例如，merons、skyrmions），其具有技术上相关的输运性质，例如拓扑霍尔效应（THE）或拓扑热输运。在这里，我们通过高分辨率的洛伦兹透射电子显微镜，meron和反meron对共存与Néel skyrmions在Fe $_{5-x}$ GeTe $_2$在很宽的温度范围内，并探测其对热和电输运的影响。我们检测到的THE，即使在房间$T$，感测merons在较高的$T$ s，以及它们与skyrmions共存的$T$降低，表明按需热驱动形成的任何类型的自旋纹理。值得注意的是，我们还观察到一个非常规的THE在没有洛伦兹力和属性之间的相互作用载流子和磁场诱导的手征自旋织构。我们的研究结果暴露Fe $_{5-x}$ GeTe $_2$作为一个有前途的候选人的skyrmionics/meronics由于不同的，但共存的拓扑磁纹理和非常规的电荷/热载流子的运输之间的相互作用的应用程序的发展。
2023-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topical Review on Skyrmions and Hall Transport
我们回顾了最近的进展，对绝缘以及导电材料的Skyrmion霍尔运输的理解。首先，我们考虑一个理论突破的基础上的量子场论沃德恒等式，第一原理分析，依赖于对称性和守恒定律。破缺宇称（反转）对称性在Skyrmion Hall输运中起着至关重要的作用。除了众所周知的热和电霍尔电导率，我们的分析使我们发现了一个新的和不可预见的物理量，霍尔粘度-反对称部分的粘度张量。我们提出了一种简单的方法来确认霍尔粘度的存在，在霍尔电导率作为动量的函数的测量。我们提供各种背景资料以帮助读者理解量子场论沃德恒等式。第二部分综述了导电（绝缘）磁体的Skyrmion霍尔效应和拓扑（磁振子）霍尔效应的理论和实验研究进展。为此，我们考虑两个包络主题：自旋力矩和热电磁效应。首先，我们概述了各种自旋力矩，如自旋转移力矩，自旋轨道力矩，自旋霍尔力矩，广义Landau-Lifshitz-Gilbert方程和Thiele方程使用唯象方法。其次，我们考虑不可逆热力学调查可能的热电磁效应，如塞贝克，帕尔贴和汤普森效应的存在下的电流，随着霍尔效应的存在下的背景磁场。最近开发的自旋塞贝克效应也是调查的重要组成部分。我们还提供广泛的背景材料，使这一审查自成一体。最后，我们从沃德恒等式的观点重新讨论了Skyrmion Hall输运。
2019-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modeling Hall viscosity in magnetic-skyrmion systems
磁skyrmions是拓扑稳定的对象，是由一堆自旋紧密排列在一个光滑的方式。它们的拓扑性质提供了不寻常的和复杂的输运性质，如skyrmion霍尔效应。大量的霍尔数据进一步揭示了斯基尔米恩和反斯基尔米恩霍尔角之间的不对称性，这不能用已知的机制来解释。在这里，我们解释这种不对称性，利用另一个普遍的传输系数称为“霍尔粘度，”在量子霍尔系统中广泛研究。霍尔粘度建模在稳态skyrmion运动通过推广的Thiele方程的横向速度分量，是独立的skyrmion电荷。根据现有的非对称霍尔角数据，我们的分析表明，这种横向力占Skyrmion霍尔效应产生的力的3%~5.4%。霍尔粘度的进一步澄清对于正确设计下一代存储设备至关重要，更不用说我们对自然界基本特性的更深入理解了。
2020-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin dependent non-tunneling transport in granular ferromagnet
这篇论文被撤回。
2011-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and transport anomalies in R2RhSi3 (R= Gd, Tb, and Dy), resembling those of an exotic magnetic skyrmion Gd2PdSi3
我们已经进行了磁化强度，热容量，电气和磁阻测量（2-300 K）的多晶形式的金属间化合物，R2 RhSi 3（R= Gd，Tb和Dy），形成在一个AlB 2衍生的六方结构与三角形R网络。这项工作的主要动机是在磁skyrmions的拓扑霍尔效应领域约二十年后，对Gd 2 PdSi 3的兴趣的复苏。这些化合物具有双反铁磁转变（Gd的T_N= 13.5和12 K，Tb的T_N = 13.5和6.5 K，Dy的T_N = 6.5和2.5 K），但反铁磁现象似乎是复杂的。所有这些化合物最显著的共同观测结果是：（i）在数据中有许多特征与Gd_2PdSi_3相似，包括两个磁场诱导的等温磁化强度变化，好像在T_N以下有两个变磁转变。鉴于这些性质的相似性，我们推测这些Rh基材料为研究中心对称结构中的拓扑霍尔效应提供了一个很好的平台，其起源在于磁性R离子的三角晶格;（ii）在所有情况下，电子散射的贡献随温度的降低而增加，与Gd_2PdSi_3相似，从而作为在金属系统中由于几何阻挫而产生的经典自旋液相的理论预测的实例。
2020-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stabilization and application of asymmetric Néel skyrmions in hybrid nanostructures
信息量的不断增加迫使信息存储和处理技术不断改进，设备进一步小型化，效率提高。磁skyrmions，拓扑准粒子，最小的稳定磁纹理具有有趣的性质和潜在的数据存储应用。具有不同磁化方向的元素的混合纳米结构可以为开发基于skyrmion的自旋电子器件和磁振子器件提供额外的优势。我们发现，一个Néel型skyrmion限制在一个纳米点放置在顶部的铁磁条产生一个独特的和引人注目的平台，探索磁化纹理之间的相互耦合。Skyrmion会在条纹上产生印记，这反过来又会不对称地挤压点中的Skyrmion，增加它们的大小和Skyrmion稳定性的范围，同时引入Skyrmion双稳定性。最后，我们提出了一个概念验证技术的无约束运输的skyrmion沿赛道的基础上提出的混合动力系统。我们的研究结果表明，混合结构，是有前途的应用在磁振子和自旋电子学。
2022-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dark channels in resonant tunneling transport through artificial atoms
我们调查顺序隧穿通过一个多级量子点限制多个电子，在该制度中，几个通道可用于在偏置窗口内的运输。通过分析约化密度矩阵主方程的解，给出了偏压窗口中第二个输运通道的存在猝灭通过量子点输运的一般条件。这些条件是在不同的隧道各向异性，这可能有助于解释发生在量子点的非线性制度的负微分电导。
2009-02-23 cond-mat.mes-hall 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
Short-wave magnons with multipole spin precession detected in the topological bands of a skyrmion lattice
本研究利用布里渊光散射显微镜在Cu$_2$OSeO$_3$斯格明子晶格中检测到短波多极磁振子，并识别出四极及可能的六极模式，为GHz频率拓扑磁振子器件设计提供了新途径。
2025-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Dynamics of Electron Scattering from Skyrmions
IIT Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；University of Missouri（密苏里大学）
研究电子从Skyrmions散射的动力学过程，揭示其拓扑量子输运特性及非平凡结果，为自旋电子器件提供理论支持。
2026-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Controlled Ordering of Room-Temperature Magnetic Skyrmions in a Polar Van der Waals Magnet
本文研究极性范德瓦尔斯磁体中室温零场斯格明子相的凝聚，提出利用 μm 尺度结构限域构建有序斯格明子晶体，实现对器件相关尺度有序—无序转变的控制。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust formation of skyrmions and topological Hall effect in epitaxial thin films of MnSi
研究了在Si（111）衬底上生长的B_（20）型MnSi外延薄膜的磁输运性质。洛伦兹透射电子显微镜（TEM）图像和拓扑霍尔效应（THE）都清楚地指出了在宽的温度-磁场区域内skyrmions的稳健形成。新的功能不同的散装MnSi的观察外延MnSi薄膜：一个较短的（近一半）周期的自旋螺旋和skyrmions，和相反的符号的THE。这些观察结果表明，skyrmion引起的THE的多功能超出了目前的理解。
2012-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
Stabilized biskyrmion states in annealed CoFeB bilayer with different interfaces
Sultan Qaboos University（苏丹卡布斯大学）；King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）
研究通过退火不同界面CoFeB双层，发现稳定双涡旋态并揭示其在自旋电子学中的应用潜力
2026-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nano-scale magnetic skyrmions and target states in confined geometries
对具有破缺反转对称性的磁性系统的研究受到了被称为skyrmions的粒子状配置的实验证明的刺激，其非平凡的拓扑性质使其成为自旋电子技术的理想候选者。这类材料使Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interactions）有利于手性构型的稳定。材料工程的最新进展表明，在有限的几何形状，它是可能的稳定skyrmionic配置在零场。此外，已经表明，在基于Ir（111）表面顶部的Pd/Fe双层的系统中，skyrmion的直径可以小到几纳米。在这项工作中，我们提出了小Pd/Fe和Pd $_2$ /Fe岛的Ir（111），表现出各种不同的自旋织构，可以使用离散自旋模拟再现扫描隧道显微镜测量。这些配置包括skyrmion和skyrmion类国家与额外的自旋旋转，如目标状态，这已经感兴趣，由于其有前途的动力学性质。此外，使用模拟，我们分析了这些skyrmionic纹理的稳定性作为一个功能的岛屿大小，应用领域和边界条件的系统。了解的参数和条件影响这些磁结构的稳定性，在有限的几何形状是至关重要的发展，积极有效的和最佳尺寸的skyrmion为基础的设备。
2019-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Colloquium: Quantum Properties and Functionalities of Magnetic Skyrmions
本综述梳理磁性斯格明子的量子效应研究进展，涵盖其理论起源、实验探测挑战，讨论相关激发、织构量子化等核心内容，并提出材料与器件方向及实验技术需求。
2024-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A multiband envelope function model for quantum transport in a tunneling diode
我们提出了一个简单的模型电子输运在半导体器件，表现出之间的导带和价带隧穿。该模型是在通常的布洛赫-瓦尼尔形式主义由k-展开，并制定了一组耦合方程的电子包络函数。它与文献中存在的其他模型的连接进行了讨论。作为一个应用，我们考虑的情况下，谐振带间调谐二极管，证明了该模型的能力，以重现预期的行为的电流作为一个功能的应用电压
2006-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability and dynamics of magnetic skyrmions in FM/AFM heterostructures
针对磁性斯格明子需强面外场稳定、存在斯格明子霍尔效应的问题，本研究通过模拟发现FM/AFM多层结构中交换偏置可提升斯格明子稳定性，堆叠结构能抑制SkHE并实现高速传输，为相关器件研发提供新思路。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
