Elliptical skyrmions: theory and nucleation by a magnetic tip in an antiskyrmion-hosting material
受文献[ 1 ]和[ 2 ]中实验结果的启发，我们发现椭圆形skyrmion可以在具有支持反skyrmion的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的材料中成核。该参数有利于skyrmion沿给定方向的伸长，因此它由两个尺寸参数表征。利用Belavin-Polyakov（BP）纯交换模型，我们得到了椭圆skyrmion的解析性质。我们表明，通常有利于各向同性skyrmions或antiskyrmions，分别，也可以支持椭圆antiskyrmions或skyrmions，分别。利用从[1]中提取的真实材料参数并包括所有相关的相互作用，数值计算表明，在具有有利于反斯基尔米恩的取向的薄膜中，椭圆斯基尔米恩可以通过磁力显微镜针尖从条纹或迷宫畴态成核，该取向至少由几个原子层组成。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall
Comparing Dynamics, Pinning and Ratchet Effects for Skyrmionium, Skyrmions, and Antiskyrmions
本研究比较了skyrmions、antiskyrmions和skyrmionium与不同缺陷及势场相互作用的驱动动力学，揭示了三者在速度变化、钉扎效应及棘轮效应上的差异，为磁织构的动力学调控提供参考。
2024-12-02 cond-mat.mes-hall
$SU(4)$ description of bilayer skyrmion-antiskyrmion pairs
讨论了磁性双层膜系统中Skyrmion晶格间的反铁磁耦合和纠缠。我们首先用$\mathbb{CP}^{1}\otimes \mathbb{CP}^{1}$理论来描述大双层Skyrmions的问题。我们已经考虑了双层skyrmions的存在下的Dzyaloshinskiii-Moriya（ZH）和塞曼相互作用限制在一个二维的手性磁铁，如Fe $_{0.5}$ Co $_{0.5}$ Si。我们用$SU(4)$表示对双层skyrmion进行参数化，用Schmidt分解表示每个skyrmion和antiskyrmion.计算了skyrmion和antiskyrmion的约化密度矩阵。给出了双层Skyrmions的最大纠缠、部分纠缠和可分的条件。我们的结果可用于在具有大量自旋的系统中产生纠缠。
2020-01-15 cond-mat.mes-hall
Creating arbitrary sequences of mobile magnetic skyrmions and antiskyrmions
磁skyrmions和它们的反粒子，反skyrmions，是存在于纳米尺度的稳定磁孤子。它们的稳定性和尺寸以及通过例如，电流使它们成为用于存储器装置（例如跑道存储器）的有希望的候选者。斯基尔米恩和反斯基尔米恩各自都有同样的优势，但当它们共存于同一设备时，可能会相互湮灭。然而，将它们组合在一个设备中表示逻辑位0（skyrmion）和1（antiskyrmion），为创建新型密集封装的赛道存储设备开辟了新的可能性。为此，一个受控的创建和湮灭过程，即，写入或删除操作是必要的。在这里，我们提出了一种方法来创建任意序列的共存skyrmions和antiskyrmions的旋转的磁矩在一个矩形板的边缘。skyrmions和antiskyrmions保持稳定，不会相互湮灭。
2022-09-05 cond-mat.mes-hall
Inducing a Tunable Skyrmion-Antiskyrmion System through Ion Beam Modification of FeGe Films
本研究通过2.8 MeV Au⁴⁺离子不同注量辐照外延B20相FeGe薄膜调控无序结构，构建出可调谐斯格明子-反斯格明子系统，观测到对应双峰特征的强拓扑霍尔效应，为相关器件研发和理论验证提供了实验平台。
2024-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion-Antiskyrmion pair creation by in-plane currents
磁Skyrmions可以被认为是拓扑保护的局部涡旋状自旋纹理。由于它们的稳定性，它们的小尺寸，以及通过低电流移动它们的可能性，它们是自旋电子器件的有希望的候选者。在不违反拓扑保护的情况下，只要总电荷保持不变，就有可能产生skyrmion-antiskyrmion对。我们推导出一个skyrmion运动方程，揭示了自旋极化电荷电流如何产生skyrmion-antiskyrmion对。它允许识别配对创建过程的一般先决条件。我们证实了这些一般原则的数值模拟。在拓扑保护变得不完美的晶格上，反陀螺子对的伙伴被消灭，只有陀螺子幸存。这最终改变了Skyrmion的总数，并产生了一种新的创建和控制Skyrmion的方法。
2017-04-12 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-antiskyrmion droplets in a chiral ferromagnet
我们发现数值skyrmion纹理与skyrmion数Q=0的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和垂直各向异性的铁磁体。这些具有斯基尔米恩-反斯基尔米恩对的形式，可以称为手性液滴。它们在无限膜中以及在盘形磁性元件中是稳定的。液滴被发现的参数值接近从铁磁到螺旋相的过渡。我们研究了它们在自旋转移力矩作用下的运动。它们沿着自旋流的方向运动，因此它们的动力学与标准Q=0 skyrmion的霍尔动力学有很大的不同。
2020-09-02 cond-mat.mes-hall
Topological Hall effect induced Skyrmion-Antiskyrmion coupling in inhomogeneous racetrack
在本文中，我们研究了由三种不同性质的材料组成的磁性跑道。实际上，该磁系统由通过薄界面连接的两个不同区域（跑道）组成：第一区域（称为扇区$1$）具有各向同性的面内磁手性并且支持斯凯米子（$S$）激发，而第二区域（扇区$3$）具有各向异性手性并且因此支持反斯凯米子（$A$）。该界面是位于跑道中心部分的第三区域（扇区$2$，连接扇区$1$和$3$），是易轴海森堡铁磁材料。通过施加自旋极化电流使拓扑结构$S$和$A$运动。在一定条件下，我们证明了在各自扇区中产生的skyrmion和antiskyrmion同时被推向界面（由于马格努斯力），显然成为一个独特的对象（skyrmion-antiskyrmion对或$SAP$）。在通过扇区$2$粘合之后，skyrmion和反skyrmion沿着所施加的电流的方向一起移动（作为$SAP$）。它还表明，这样的工程跑道可以支持一系列的几个$SAP$结构的运动，形成电流。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall
Skyrmions and antiskyrmions in monoaxial chiral magnets
本研究揭示单轴手性磁体中斯格明子与反斯格明子可作为等能、相反拓扑电荷的亚稳二维孤子共存，并可借助外场频率调控其运动。
2023-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic Antiskyrmions in Two-Dimensional van der Waals Magnets Engineered by Layer Stacking
本文提出利用二维范德华材料的极性层堆叠打破反演对称性产生各向异性 DMI，以 CrI3 为例通过 DFT 计算和自旋动力学模拟，实现了电场可控的磁性反斯格明子的生成与尺寸调制。
2023-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of isotropic and anisotropic Dzyaloshinskii-Moriya interaction on skyrmions, merons and antiskyrmions in the $C_{nv}$ symmetric system
本研究通过数值求解含手性磁各向同性DMI的晶格哈密顿量，得到方形与六角晶格中斯格明子、半子的完整相图，明确不对称拓扑磁结构的更大存在区域，绘制含各向异性DMI的$C_{nv}$对称系统相图并揭示其对自旋螺旋传播方向的调控作用，确定该系统中热力学稳定反斯格明子相的存在区域。
2023-07-30 cond-mat.mes-hall
Generation and annihilation of skyrmions and antiskyrmions in magnetic heterostructures
利用微磁学模拟方法研究了磁性异质结中手性可调的（反）skyrmions的可控产生和湮灭。通过利用图案化铁磁层中的磁（反）涡旋，我们以可再现的方式稳定了底层Skyrmionic薄膜中的（反）Skyrmion全晶格。（反）skyrmion的稳定性取决于（反）涡旋的极化，而它们的手征性由（反）涡旋的手征性给出。此外，我们证明了（反）涡旋和（反）skyrmions之间的核心耦合允许湮灭自旋对象在一个受控的方式通过施加短脉冲的面内外部磁场，代表一个新的关键范例skyrmionic设备。
2022-07-25 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Magnetoelastic Coupling-Driven Chiral Spin Textures: A Skyrmion-Antiskyrmion-Like Array
本文从理论上证明，在无Dzyaloshinskii-Moriya相互作用时，足够强的磁弹耦合可使二维铁磁系统自发形成斯格明子-反斯格明子类手性自旋阵列，揭示了手性织构形成的新机制。
2025-09-19 cond-mat.mes-hall
Tunable Skyrmion-Antiskyrmion Dynamics in Co/Pt Nanocontacts for Spintronic Applications
该研究通过微磁模拟揭示 Co/Pt 双层膜中双纳米接触激发的斯格明子相互作用，证明可借助间距、DMI、电流脉冲及弱磁场调控斯格明子–反斯格明子态并实现独立开关。
2024-10-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Modelling spin waves in noncollinear antiferromagnets: spin-flop states, spin spirals, skyrmions and antiskyrmions
反铁磁材料中的自旋波在下一代磁振子技术中具有巨大的潜力。然而，它们的性质及其对基态反铁磁结构类型的依赖性仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们研究理论上的自旋波在一维和二维模型系统的重点是非共线反铁磁纹理，如自旋螺旋和相反的拓扑电荷skyrmions。我们特别解决了最近在体反铁磁体$α$ -$\text{Cu}_2\text{V}_2\text{O}_7$中利用非弹性中子散射实验测量的非互易自旋激发[Phys.\修订版本\ Lett. \textbf{119}，047201（2017）]，其中我们帮助表征检测到的自旋波模式的性质。此外，我们讨论了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用如何提高反铁磁物质中自旋波模式的简并度，类似于电子Rashba分裂。本文研究了反铁磁自旋螺旋系统和Skyrmion系统中的自旋波激发，讨论了它们的非弹性散射谱特征。我们证明了在某些反铁磁体中，可以用各向同性的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用获得反克尔米离子。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall
Edge states and skyrmion dynamics in nanostripes of frustrated magnets
磁skyrmions是最近在手征磁体中发现的类粒子拓扑激发。它们的小尺寸，拓扑保护和容易被电流操纵，这些都使人们对使用skyrmions进行信息存储和处理产生了极大的兴趣。最近，有人提出，具有额外自由度的skyrmions可以存在于磁阻挫材料中。在这里，我们表明，动态的skyrmions和antiskyrmions在纳米条纹的受抑磁体的强烈影响，在条纹边缘形成的复杂的自旋状态。这些状态创建多个边缘通道，引导skyrmion运动。边缘态的非平凡拓扑结构产生了复杂的电流诱导动力学，例如Skyrmion-antiskyrmion对的发射。边缘态拓扑可以通过磁性纳米结构的边缘之间的skyrmions和antiskyrmions的交换用电流控制。这些结果可以导致概念上新的电子设备。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Switching magnetic texture via in-plane magnetic field in noncentrosymmetric dipolar magnets: From skyrmions to antiskyrmions and nontopological magnetic bubbles
理论研究了非中心对称偶极磁体中面内磁场诱导的磁拓扑切换，通过微磁学模拟实现了反斯格明子、椭圆斯格明子与非拓扑磁泡间的确定性转换，并阐明了其物理机制。
2025-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Antiskyrmions stabilized at interfaces by anisotropic Dzyaloshinskii-Moriya interaction
手征磁体是一类新兴的拓扑物质，具有局部化和拓扑保护的涡旋状磁性纹理，称为skyrmions，目前正受到严格审查，作为信息存储和处理的新实体。在这里，在微磁学的水平上，我们严格地表明，手征磁铁不仅主机skyrmions，但也antiskyrmions作为最低能量配置在所有非平凡的同伦类。我们推导出实用的标准，它们的发生和共存的skyrmions，可以满足（110）取向的界面依赖于电子结构。通过密度泛函计算将电子结构与原子自旋晶格模型联系起来，并应用自旋弛豫方法在介观尺度上最小化能量，我们提出了一个在W（110）衬底上生长的双层Fe作为一个实际例子。我们推测，半导体或重金属衬底上生长的磁性薄膜与$C_{2v}$对称性的原型类的材料托管磁性反回旋子。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall
Zeeman coupling and screening corrections to skyrmion excitations in graphene
在石墨烯中的四重简并朗道能级|n| \geq 1的半填充处，基态是自旋极化量子霍尔态，其支持|n| = 1，2，3的自旋skyrmion激发。在Hartree-Fock近似下，我们计算了这些朗道能级的自旋Skyrmion-antiskyrmion激发的激发能随塞曼耦合强度的变化.我们发现，在朗道能级|n| = 1，2，3的有限塞曼耦合范围内，对于裸库仑相互作用和屏蔽库仑相互作用，自旋skyrmion-反skyrmion激发能都低于自旋1/2电子-空穴对的激发能.该范围随着朗道能级指数的增加而迅速减小，并且当|n| =3时非常小。对于谷skyrmion应存在于1/4和3/4填充的朗道能级|n| = 1，2，3，我们表明，屏蔽修正是更重要的，在后一种情况下。由此可见，一个未束缚的谷型斯基尔米恩-反斯基尔米恩激发在3/4填充时的能量比在1/4填充时的能量低。我们比较我们的结果与最近的实验自旋和谷skyrmion在石墨烯激发。
2013-07-28 cond-mat.mes-hall
Demagnetization in micromagnetics: magnetostatic self-interactions of bulk chiral magnetic skyrmions
KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；University of Leeds（利兹大学）
研究通过考虑偶极子相互作用，揭示了三维磁性螺旋涡旋中反涡旋晶体的稳定性机制，发现非局部偶极子相互作用可打破DMI项退化，使Heusler反涡旋稳定为正方形晶格。
2026-01-04 cond-mat.mes-hall
Phase diagram of magnetic $S^3$ Skyrmions on three-dimensional lattices and the toroidal antiSkyrmion
TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Institut für Theoretische Physik and Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat, TU Dresden（德累斯顿工业大学理论物理研究所与维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ct.qmat）；Dipartimento di Fisica dell’Universitá di Pisa and INFN（比萨大学物理系与意大利国家核物理研究所）；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）；NEST, Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院NEST）
研究三维磁性斯格明子的推广模型，通过两种广义DMI项发现球形和轴对称斯格明子，以及反禁闭现象，并通过蒙特卡洛模拟绘制有限温相图，首次发现环形反孤子。
2026-06-05 cond-mat.mes-hall hep-th
Quantum skyrmions in frustrated ferromagnets
我们发展了自旋为1/2的海森堡磁体中具有次近邻相互作用的磁skyrmions和反skyrmions的量子理论。利用精确对角化方法，我们用数值方法证明了量子Skyrmion作为稳定的多磁振子束缚态存在，并研究了它的量子数。然后，我们推导出一个唯象的薛定谔方程的量子skyrmion和它的内部自由度。我们发现量子skyrmions有非常不寻常的性质。它们的带宽是指数小，并产生从skyrmion和antiskyrmion之间的隧穿过程。当量子Skyrmion中加入或去除一个自旋时，能带结构会发生定性和定量的变化，这反映了Skyrmion角动量和自旋量子数的锁定特性。此外，虽然对于弱力，量子Skyrmion平行于力加速，但对于更强的场，它在垂直方向上移动。
2019-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Symmetry Theory of the Flexomagnetoelectric Interaction in the Magnetic Vortices and Skyrmions
提出了磁涡旋和Skyrmions的对称性分类。基于对称性的预测和直接计算之间的关系已经示出。结果表明，涡的电偶极矩位于小涡核内。在六八面体立方晶体中，由于挠曲磁电相互作用而产生的总芯电偶极子不携带在反晶格和反晶格中。体积束缚电荷分布在核的周围。芯电偶极子方向的切换产生芯磁化或涡旋手性的切换，反之亦然。具有时不变对映性的涡旋和Skyrmions有两种退化态：顺时针和逆时针态。
2011-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field direction dependent antiskyrmion motion with microwave electric fields
磁skyrmions被认为是未来自旋电子器件中有希望的信息候选者，在各向同性系统中，磁skyrmions已经得到了理论和实验上的研究。近年来，人们研究了各向异性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用下反克尔米离子的稳定化及其在电流驱动下的动力学.本文报道了在面内磁场和微波电场共同作用下的反回旋运动。面内磁场破坏了反斯奇米子的旋转对称性，垂直微波电场引起磁各向异性的抽运，导致反斯奇米子的呼吸模。在这两种效应的共同作用下，反回旋子的运动轨迹是理想的。反磁共振的传播速度与各向异性泵浦的频率、振幅、阻尼常数以及面内场的强度有关，当微波电场的频率与反磁共振的共振频率一致时，反磁共振的传播速度达到最大值。此外，我们还发现反克尔米子的传播依赖于磁场的方向，在磁场方向上，反克尔米子的霍尔角可以被抑制或增强。在磁场的临界方向上，霍尔角为零。我们的研究结果介绍了一种可能的应用，以较低的能量消耗的反斯凯米子为基础的自旋电子器件。
2018-10-05 cond-mat.mes-hall
Paths to annihilation of first and second-order (anti)skyrmions via (anti)meron nucleation on the frustrated square lattice
研究了反转对称性破缺的阻挫$J_1-J_2-J_3$正方晶格上一阶和二阶小Skyrmions和反Skyrmions的湮灭机制。我们发现湮灭是通过注入相反的拓扑电荷以介子或反介子成核的形式发生的。总的来说，交流挫折产生了一个复杂的能源景观，不仅有许多（Meta）稳定和不稳定的本地能源解决方案，而且还有许多可能的路径连接它们。只要有可能，我们计算的激活能和尝试频率的孤立的拓扑缺陷的湮灭。特别地，我们比较了用过渡态理论计算的反回旋子的平均寿命与直接Langevin模拟的结果，两者吻合得很好。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Laser-induced metastable (anti-)skyrmion states with higher-order topological charge
Universität Göttingen（哥廷根大学）；Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences（马克斯·普朗克多学科科学研究所）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；TU Wien（维也纳工业大学）
本研究通过激光诱导在无斯格明子基态的Co/Ni多层膜中产生拓扑荷高达|Q|=3的亚稳态（反）斯格明子，并利用激发通量和外磁场调控其数量与类型，为超快自旋电子学提供新途径。
2026-10-26 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
Engineering the dynamics of topological spin textures by anisotropic spin-orbit torques
将拓扑稳定的磁织构如Skyrmions作为纳米级信息载体集成到未来技术中需要通过电流进行可靠的控制。在这里，我们发现，相关的skyrmion霍尔效应，它描述了从当前的流动方向移动skyrmion的偏转，获得重要的修正，由于各向异性的自旋轨道转矩，改变拓扑自旋结构的动态。因此，我们提出了一个可行的手段操纵电流诱导运动的skyrmions和antiskyrmions。在此基础上，通过第一性原理计算和对称性论证，证明了在Ir/Co/Pt和Au/Co/Pt磁性多层膜中，自旋织构的运动可以通过材料设计来定制.我们的工作推进了对这些磁纹理的电流诱导动力学的理解，这是大量存储器和逻辑应用的基础。
2019-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion dynamics in a frustrated ferromagnetic film and current-induced helicity locking-unlocking transition
螺旋度-轨道耦合是阻挫磁体中磁skyrmions的一个有趣的特征。本文基于$J_{1}$ - $J_{2}$-$J_{3}$经典海森堡模型，考虑偶极-偶极相互作用，研究了阻挫磁体中Skyrmion的动力学.由于偶极-偶极相互作用，skyrmion能量获得螺旋度依赖性，导致具有固定螺旋度的电流诱导平移运动。最低的能量状态是简并布洛赫型状态，其可用于构建二进制存储器。通过增加驱动电流，发生螺旋度锁定-解锁转变，其中平移运动改变为旋转运动。此外，我们证明了两个skyrmion可以自发地形成一个束缚态。研究了驱动电流对束缚态分离的影响。此外，我们还证明了一对skyrmion和antiskyrmion的湮灭。我们的研究结果表明，独特的挫折skyrmions可能使可行的应用在拓扑磁性。
2017-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion Tubes as Magnonic Waveguides
各种最新的实验已经证明了理论预测，即平面磁结构中的畴壁可以作为出色的磁振子波导来引导自旋波，为构建磁振子器件建立了极好的平台。近年来，三维纳米磁性得到了迅速的发展，成为磁学的一个重要分支，因为三维磁性结构揭示了隐藏在平面磁性结构背后的许多新物理现象，必将为器件工程提供更广阔的空间。Skyrmions和antiSkyrmions，作为自然的三维磁配置，尚未考虑在自旋波沟道和转向的背景下。在这里，我们表明，skyrmion管可以作为非平面磁振子波导，如果适当的激发。磁性纳米棱镜中的隔离skyrmion管诱导自旋波的空间分离的内部和边缘通道;与边缘通道相比，内部通道具有更窄的能隙，因此可以以更低的频率传输信号。此外，我们验证了这些自旋波光束沿磁性纳米棱镜被限制在势阱的区域。自旋波信号在这种波导中的传输是由Skyrmion的局部驱动本征模的相干传播引起的，即，呼吸和旋转模式。最后，我们发现沿着内部通道的自旋波比沿着边缘通道的自旋波更不易受磁场的影响。我们的工作将为自旋波操纵开辟一个新的舞台，并帮助弥合skyrmionics和magnonics。
2019-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning skyrmion Hall effect via engineering of spin-orbit interaction
我们证明了作用在磁skyrmions的马格努斯力可以有效地调谐通过调制的自旋轨道相互作用强度。我们表明，Skyrmion霍尔效应，这是一个直接后果的非零马格努斯力的磁性结构可以抑制在一定的限制。计算结果表明，自旋轨道耦合（SOC）条件下的出射磁场使巡游电子上的洛伦兹力重整化，从而影响拓扑输运。特别是，我们表明，对于Néel型skyrmion和布洛赫型反skyrmion，skyrmion霍尔效应（SkHE）可以通过适当地调整Rashba和Dresselhaus SOC的强度，分别消失。我们的研究结果开辟了其他方向探索，以克服寄生和不可取的SkHE自旋电子应用。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall
Role of higher-order exchange interactions for skyrmion stability
过渡金属界面和多层膜是一类非常有前途的系统，以实现纳米尺寸的，稳定的磁skyrmion为未来的自旋电子器件。对于室温应用，理解控制孤立skyrmions稳定性的相互作用是至关重要的。通常情况下，skyrmion属性解释成对交换相互作用，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和磁晶各向异性能的相互作用。在这里，我们证明了高阶交换相互作用-迄今为止一直被忽视-可以发挥关键作用的稳定性的skyrmions。我们使用原子自旋模型参数化的第一性原理和比较三种不同的薄膜系统。我们认为所有的四阶交换相互作用，并表明，特别是四个网站的四个自旋相互作用有巨大的影响，防止skyrmion和antiskyrmion崩溃成铁磁态的能量势垒。我们的工作开辟了新的视角，以提高拓扑自旋结构的稳定性。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall
Microscopic Theory of Skyrmions in Quantum Hall Ferromagnets
本文提出了单层量子霍尔铁磁体中Skyrmions的微观理论。这是一个独特的特点，该系统的数量密度和自旋密度纠缠的内在规定的W $%_{\infty}$代数。Skyrmion和反Skyrmion态分别被构造为空穴激发态和电子激发态的W $_{\infty }$旋转态。它们是自旋织构，伴随着密度调制，降低库仑能量。计算了它们的激发能随塞曼带隙的变化，并与实验结果进行了比较。
2005-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Elongated Skyrmion as Spin Torque Nano-Oscillator and Magnonic Waveguide
由于自旋力矩纳米振荡器在未来微波通信技术和神经形态计算中的潜在应用，近几十年来，它在理论和实验上得到了广泛的研究。在这项工作中，我们提出了一个基于skyrmion的自旋矩纳米振荡器驱动的空间均匀的直流电，其中skyrmion是由两个钉扎位点限制。不同于其他基于skyrmion的振荡器，产生的圆周运动或呼吸模式的skyrmion，稳态振荡运动产生的周期性变形的拉长skyrmion。通过微磁学模拟，我们发现振荡频率依赖于驱动电流、阻尼常数以及钉扎位置的特性。这种对直流电的非线性响应被证明是普遍的，并且也可以出现在反回旋子、回旋子和畴壁的情况下。此外，细长的skyrmion拥有矩形状的畴壁，它也可以作为一个磁振子波导。利用自旋波在该波导中的传播，我们提出了一种逻辑门的器件设计，并演示了其性能。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall
Current-induced motion of twisted skyrmions
扭曲skyrmions的螺旋角不同于Bloch skyrmions和Néel skyrmions的螺旋角，最近已经在实验中得到证实。在这项工作中，我们首先比较了扭曲skyrmion与其他三种类型的skyrmion，包括Bloch skyrmion，Néel skyrmion和antiskyrmion的磁结构和起源。接下来，我们利用微磁学模拟研究了自旋转移矩（STT）和自旋霍尔效应（SHE）驱动下的扭曲skyrmions的动力学行为。结果表明，无论是STT还是SHE诱导的运动，扭转Skyrmion的自旋Hall角都与耗散力张量和Gilbert阻尼有关，特别是SHE诱导的运动，Skyrmion的自旋Hall角主要取决于Skyrmion的螺旋度.最后，我们证明了扭转skyrmion的轨迹可以在具有Gilbert阻尼梯度的二维平面内控制。我们的研究结果提供了对电流诱导的扭曲skyrmion运动的理解，这可能有助于基于skyrmion的赛道存储器的应用。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Geometry and Symmetry in Skyrmion Dynamics
由自旋转移矩引起的手征磁性skyrmions的匀速运动显示出对skyrmions的拓扑电荷和形状的复杂依赖性。我们揭示了令人惊讶的模式，这种依赖性通过模拟的Landau-Lifshitz-Gilbert方程与张李扭矩，并解释他们通过Thiele方程的几何分析。特别是，我们证明了拓扑非平凡skyrmions的速度分布取决于它们的对称性：对于高对称性的skyrmions，它是一个圆，而对于低对称性的配置，它是一族圆。我们还表明，速度的拓扑平凡skyrmions，以前被认为是最快的对象，可以超越，例如，由antiskyrmions。我们的方法的一般性表明，我们的结果的有效性交流受挫磁铁，泡沫材料，和其他人。
2021-04-06 cond-mat.mes-hall hep-th
Real-space observation of short-period cubic lattice of skyrmions in MnGe
在实空间或动量空间中由拓扑电子自旋织构产生的涌现现象和涌现函数，对于新的物态概念以及自旋电子学的可能应用，正引起越来越多的兴趣。一个这样的例子是磁skyrmion，一个拓扑稳定的纳米级自旋涡旋结构，其特征在于拓扑指数。实空间规则的skyrmions阵列描述的组合的多方向的自旋螺旋。二维Skyrmion六角晶格的纳米尺度结构和特性已被实空间观测所广泛揭示。其他三维形式的skyrmion晶格，如skyrmion的双晶格，预计也存在，但它们的直接观测仍然难以捉摸。在这里，我们报告的自旋配置的skyrmion的x-lattice在MnGe具有非常短的周期（~3 nm），因此赋予了最大的skyrmion数密度的实空间观测。用洛伦兹透射电子显微镜（Lorentz TEM）直接观察到平行于{100}原子晶格的skyrmion晶格。它使第一次同时观察磁skyrmions和底层的原子晶格条纹。这些结果表明，在MnGe中出现了Skyrmion-antiskyrmion晶格，它是电磁响应的一个重要来源，为通过原子晶格调制控制几纳米尺度的Skyrmion晶格提供了可能性。
2015-03-13 cond-mat.mes-hall
Generation and Hall effect of skyrmions enabled via using nonmagnetic point contacts
为了实现基于skyrmion的自旋电子器件的功能，skyrmion的可控产生和操纵是必不可少的。虽然已经证明了通过使用磁几何收缩来产生skyrmions，但这种方法很难与随后的skyrmions控制操作相结合。从磁收缩产生skyrmion的高效率限制了有用的电流密度，导致随机skyrmion运动，这可能会掩盖拓扑现象，如skyrmion霍尔效应。为了解决这个问题，我们设计了一种在Ta/CoFeB/TaOx三层薄膜器件中的导电Ti/Au点接触。通过施加高压脉冲，我们实验证明了skyrmions可以动态产生。此外，在相同的器件中还观察到了自旋拓扑相关的Skyrmion动力学，即Skyrmion霍尔效应。通过微磁模拟，其中的重要作用的skyrmion-antiskyrmion对一代已被确定的数字再现的创建过程。在考虑了空间非均匀自旋轨道力矩和马格努斯力的贡献后，使用修改后的Thiele方程描述了Skyrmions的运动和霍尔效应。同时产生和操纵的skyrmion使用的一个点接触可以提供一个有用的途径，设计新的skyrmion为基础的设备。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall
A hierarchy of multi-moment skyrmion phases in twisted magnetic bilayers
最近发现的二维（2D）范德华（VdW）磁体是量子磁体研究领域的一个重要转折点，因为量子涨落和实验困难往往回避稳定的磁秩序在2D。这为探索新的量子和拓扑自旋构型打开了新的大门，这些构型在体相对应物中可能有也可能没有直接的类似物。在这里，我们研究了一个扭曲的双层几何形状的二维磁体中，长程自旋-自旋相互作用自然开始沿层间海森堡（$J_{\perp}$）和偶极-偶极（$J_{\rm D}$）通道。的$J_{\perp}-J_{\rm D}$参数空间揭示了一个层次的不同skyrmions阶段，从点，棒，环形拓扑电荷分布。此外，我们预测了一种新的拓扑反铁电相，其中形成相反电荷的反kyrmion对，相应的拓扑偶极矩成为有序的Néel类状态$-$，因此被称为拓扑反铁电态。结果表明，扭曲磁层提供了一个新的设置，工程师和调整过多的新颖和异国情调的skyrmion相位和他们的动力学。
2021-05-20 cond-mat.mes-hall
Extended saddle points govern long-lived antiskyrmions
Université de Toulouse, CNRS, CEMES（图卢兹大学，法国国家科学研究中心，材料化学与物理中心）；Institute of Theoretical Physics and Astrophysics, University of Kiel（基尔大学理论物理与天体物理研究所）；Kiel Nano, Surface, and Interface Science (KiNSIS), University of Kiel（基尔大学基尔纳米、表面与界面科学（KiNSIS））
本文通过非对称Dzyaloshinskii-Moriya相互作用实现扩展鞍点，使反拓扑子寿命与温度无关，揭示了通过转态几何而非能垒高度增强稳定性的新机制。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall
Characterizing breathing dynamics of magnetic (anti-)skyrmions within the Hamiltonian formalism
我们导出了一个描述圆形磁skyrmions和反skyrmions低能动力学的有效哈密顿系统。使用缩放和对称性参数，我们模型（反）skyrmion动力学通过一组有限的耦合，正则共轭，集体坐标。由此产生的理论描述是独立的微磁的细节，以及任何特异性的skyrmion配置文件的anterior。基于哈密顿结构，在半径远大于畴壁宽度的极限下，导出了（反）skyrmions呼吸动力学的一般描述。有效能量景观揭示了两种性质不同的呼吸行为。对于小的能量扰动，我们重现著名的小呼吸模式的激发，其中的磁矩的skyrmion振荡周围的平衡解决方案。在更高的能量下，我们发现了一种呼吸行为，其中skyrmion的平面角不断进动，将Néel转换为Bloch skyrmion，反之亦然。对于一个阻尼系统，我们观察到从连续旋转和呼吸skyrmion到振荡的过渡。我们分析了这两种呼吸类型的特征频率，以及它们的振幅和不同的能量耗散率。对于旋转（振荡）呼吸模式，我们预测平均能量的线性（指数）衰减。我们认为，这种截然不同的耗散行为应观察到的频谱的激发（反）skyrmions。
2018-11-25 cond-mat.mes-hall
Sub-20 nm spin textures with arbitrary topological charge stabilized by higher-order interactions
Zhejiang Sci-Tech University（浙江理工大学）
本研究通过第一性原理参数化的原子自旋模型，预测了Janus单层中由高阶自旋相互作用稳定的亚20纳米高拓扑电荷自旋织构，揭示了其成核与稳定机制。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall
Discovery of a Bloch point quadrupole constituting hybrid topological strings
本研究利用全息矢量场电子断层扫描在掺杂(Fe_{0.63}Ni_{0.3}Pd_{0.07})_{3}P薄片中发现含布洛赫点四极子的混合拓扑弦，揭示其稳定机制，为自旋电子学带来新突破。
2023-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Bound States in a Quantized Hall Ferromagnet
本文研究了$ν=1$量子霍尔体系中的准电子-准空穴和斯基尔米恩-反斯基尔米恩束缚态。短程吸引势被假定为由一个点磁性杂质决定。当结合能和特征电子-电子相互作用能小于朗道能级间距时，计算在强场近似下进行。在这种情况下使用激子表示技术。
2005-01-11 cond-mat.mes-hall
Chiral spin textures creation and dynamics in a rectangular nanostructure
本文研究了通过自旋极化电流使矩形纳米结构磁化反转，以产生孤立的skyrmion、antiskyrmion及其对，并利用Thiele方程等分析了其动力学、稳定性条件及78 nm的间距阈值。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall
Tuneable terahertz oscillation arising from Bloch-point dynamics in chiral magnets
Skyrmionic纹理正在被广泛研究，由于新的拓扑磁现象的发生和他们的应用前景的新一代自旋电子器件，利用其自旋结构的强大的拓扑稳定性。实用设备的开发依赖于对skyrmionic结构如何形成，转移，检测和湮灭的详细理解。在这项工作中，我们的考虑超越了静态skyrmions和理论上表明，形成/湮灭的skyrmions和antiskyrmions是由瞬态创建和传播的拓扑奇点（磁类布洛赫点）。关键的是，在缠绕/展开的skyrmionic纹理，我们的研究结果预测，布洛赫点传播将产生一个紧急的电场在太赫兹的频率范围内，并具有相当大的幅度。我们还展示了控制布洛赫点动力学的方法，它直接使调谐器的频率和振幅的信号。我们的研究提供了一个概念，直接利用拓扑奇点太赫兹skyrmion为基础的电子器件。
2019-11-28 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
