Dynamics of an elliptical ferromagnetic skyrmion driven by the spin-orbit torque
磁skyrmion是一个很有前途的积木开发信息存储和计算设备。它可以被稳定在一个铁磁薄膜与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（磁）。运动的铁磁skyrmion可能表现出skyrmion霍尔效应，即skyrmion在自旋流的驱动下表现出横向位移。在这里，我们数值计算和理论研究的电流驱动的动力学的铁磁纳米尺度skyrmion的各向异性的双折射的存在下，其中的skyrmion具有椭圆形。研究了椭圆Skyrmion的Skyrmion霍尔效应。研究发现，通过调节椭圆Skyrmion的形状，可以控制Skyrmion的Hall角。我们的结果揭示了斯基米恩形状与斯基米恩霍尔效应之间的关系，这对于构建具有优选斯基米恩霍尔角的基于斯基米恩的自旋电子器件可能是有用的。此外，我们的研究结果提供了一种方法，最小化的Skyrmion霍尔角的应用程序的基础上的直线运动的Skyrmion。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Light-induced anisotropic skyrmion and stripe phases in a Rashba ferromagnet
提出了一种利用外部非共振泵浦来控制强自旋轨道耦合铁磁层中的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的方法。结合理论分析和数值模拟的$s$ - $d$ -like模型，我们表明，线偏振的非共振光可能有助于稳定新的非共线磁相诱导的磁的各向异性强。我们还研究了如何与电磁泵的应用程序可以控制的稳定性，形状和大小的个人skyrmions，使他们适合潜在的应用。
2017-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imprinting skyrmions in thin films by ferromagnetic and superconducting templates
磁性Skyrmions是新一代存储器中很有希望的信息载体。如何产生和稳定skyrmions是其成功应用于技术的关键。在这里，我们从理论上证明，阵列的skyrmions可以印在大量的铁磁薄膜，使磁性纳米结构的模板接近薄膜。研究了目前纳米技术所允许的两种模板：铁磁纳米棒阵列和超导涡旋。Skyrmion是在磁性薄膜短时间暴露于模板场时产生的，并且在去除模板后保持稳定。
2014-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Soft-magnetic skyrmions induced by surface-state coupling in an intrinsic ferromagnetic topological insulator sandwich structure
铁磁拓扑绝缘体（TI）上的磁skyrmion是手征自旋织构在动量空间中的实空间表现，通过对其进行剪裁，可以成为信息处理的载体.在这里，我们制作了一个三明治结构，包含两层的自组装铁磁七层TI，Mn（Bi $_{1-x}$ Sb $_{x}$）$_{2}$ Te $_{4}$（MnBST），由五层TI，（Bi $_{1-x}$ Sb $_{x}$）$_{2}$ Te $_{3}$（BST），并通过拓扑霍尔效应观察Skyrmions在一个内禀磁性拓扑绝缘体的第一次。BST间隔层的厚度在控制两个MnBST层中的带隙拓扑表面态之间的耦合以稳定skyrmion形成方面是至关重要的。七层MnBST中锰原子的均匀、高度有序排列导致其中存在较强的交换相互作用，从而使skyrmions具有“软磁性”。这将为拓扑鲁棒的磁存储器开辟一条道路。
2021-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Asymmetric skyrmion-antiskyrmion production in ultrathin ferromagnetic films
具有受抑交换和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的超薄铁磁体可以支持拓扑孤子，如skyrmions和反skyrmions，它们是亚稳态的，可以被认为是粒子-反粒子对应物。当自旋轨道力矩被施加时，一个孤立的反克尔米子的运动被驱动超过其沃克极限，可以产生skyrmion-antiskyrmion对。在这里，我们使用原子自旋动力学模拟揭示在这对生成的散射过程。在某些条件下，这些粒子和反粒子的增殖可能会出现增长率和生产不对称性，这取决于手征相互作用的强度和自旋轨道转矩的耗散分量。这些特征在很大程度上是由反克尔米离子之间的散射过程决定的，这些散射过程可以是弹性的，也可以导致束缚态或湮灭。
2020-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring composite skyrmionic spin textures in an above-room-temperature ferromagnet Fe3-xGaTe2
本文通过磁力显微镜研究非化学计量比Fe3-xGaTe2中铁缺乏诱导的斯格明子自旋纹理演化，建立拓扑转变路径模型，并在室温下可控实现了斯格明子ium、斯格明子袋和袋态等复合拓扑自旋纹理。
2025-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion dynamics in quantum Hall ferromagnets
利用集体坐标方法，研究了量子霍尔铁磁体的非线性西格玛模型的经典解，得到了一个Skyrmion-Magnon有效哈密顿量.利用Feynman-Vernon泛函积分形式，我们得到了描述单个Skyrmion动力学的依赖于温度的输运系数。
1999-03-09 cond-mat.mes-hall
Spin-polarized Current-driven Ferromagnetic Domain Wall Motion with a Skyrmion Building Block
本研究的目的是建立自旋极化电流驱动的铁磁畴壁运动的解析模型。铁磁畴壁运动的速度与skyrmion积木的依赖性被发现作为驱动扭矩和外部磁场强度的函数。
2020-03-27 cond-mat.mes-hall
Skyrmion size in skyrmion crystals
磁skyrmion是一种拓扑物体，可以作为孤立的嵌入在巨大的铁磁相中，或者与一组它的“兄弟”共存于各种条纹相中以及skyrmion晶体（SkX）。孤立的Skyrmion和SkX中的Skyrmion是圆形的，而其他阶段的Skyrmion是各种形式的条纹。出乎意料的是，三种不同类型的skyrmions的大小取决于不同的材料参数。对于具有交换刚度常数$A$、Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction）强度$D$和垂直磁各向异性$K$的手性磁性膜，$κ\equivπ^2D^2/(16AK)=1$将孤立的skyrmion态与凝聚的skyrmion态分离。与尺寸随$D/K$增加而对$κ\ll1$不敏感的孤立skyrmions和宽度随$A/D$增加而对$κ\gg1$不敏感的条纹skyrmions相反，SkX中skyrmions的尺寸与skyrmions数密度的平方根成反比，并随$A/D$减小。这一发现对我们在室温下寻找稳定的小skyrmions的应用具有重要意义。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Dynamical mass generation for ferromagnetic skyrmions in two dimensions
磁skyrmions是拓扑磁化纹理，其特征在于二维球的同伦群。尽管对skyrmion进行了多年的深入研究，但skyrmion在驱动运动中的惯性这一基本问题仍然没有得到解决。通过适当地考虑到skyrmion运动和相应的激发磁振子之间的直接耦合，我们确定了运动中的skyrmion的动力学质量。通过巧妙的材料和几何设计，可以利用Skyrmion运动和磁振子之间的直接耦合来设计Skyrmion动力学。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Liquid Phase of the Quantum Ferromagnet in Two Dimensions
在电子填充因子$ν= 1$附近考虑量子霍尔效应的情况下，对填充Skyrmions液体的二维量子铁磁体进行了理论研究。在$ν=1$的经典铁磁相和在$ν\neq 1$的经典顺磁相之间的交叉得到，这是与最近的骑士位移测量一致。一个新的集体模式与skyrmion液体，这是回旋类型的也被确定。
1998-04-14 cond-mat.mes-hall
Selective Activation of an Isolated Magnetic Skyrmion in a Ferromagnet with Microwave Electric Fields
我们从理论上揭示了一个孤立的磁性skyrmion嵌入在铁磁环境中的纯本征模可以选择性地激活微波电场，而不会激发巨大的铁磁共振，在传统的方法使用微波磁场。我们还表明，这种选择性激活的skyrmion可以有效地驱动其在铁磁纳米轨道的应用程序下的外部磁场从正常方向倾斜的平移运动。我们发现，呼吸和旋转振荡相结合的模式比Wang等人先前研究的呼吸模式引起更快的skyrmion传播[Phys. Rev. B 92，020403（R）（2015）]。
2018-10-03 cond-mat.mes-hall
Current-driven Dynamics of Magnetic Skyrmion in Chiral Ferromagnetic Film with Spatially Modulated Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
研究了具有空间调制的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手征铁磁薄膜中自旋极化电流驱动的磁skyrmion的动力学。三种情况下，包括线性，正弦，和周期性的矩形调制已被认为是增加，减少，和周期性修改的尺寸和速度的skyrmion已被观察到的微观模拟。Thiele方程很好地解释了这些现象，其中Skyrmion上的有效力是由非均匀的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用引起的。研究结果表明，利用材料工程的方法，可以通过人工调控手性铁磁薄膜中的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用来调控Skyrmion的动力学行为，这对于设计基于Skyrmion的自旋电子学器件具有重要意义.
2019-01-08 cond-mat.mes-hall
Improved Composite-Boson Theory of Quantum Hall Ferromagnets and Skyrmions without Sigma Models
我们提出了一个改进的量子霍尔铁磁体的复合玻色子理论，其中的场算符只描述了物理自由度代表偏离基态。在这个方案中，skyrmions似乎只是一般的激发局限在最低的朗道水平。我们计算了一个skyrmion的激发能。我们的理论估计解释了由于Schmeller等人的活化能数据。
1998-06-11 cond-mat.mes-hall
Dissipationless mechanism of skyrmion Hall current in double-exchange ferromagnets
我们重新讨论了铁磁体中Skyrmion输运的理论。基于双交换铁磁体中自旋手征性涨落的有效U（1）规范理论，推导出直流电场驱动下斯基米子核的速度表达式。我们发现传导电子和局域自旋之间的相互反馈效应引起了Chern-Simons项，表明Skyrmion Hall电流的无耗散机制。电流引起的skyrmion运动，出现通过自旋转移力矩和散射事件的常规描述，是在一定的限制，我们的描述，其中的陈-西蒙斯条款没有完全纳入。我们的理论不仅适用于金属系统，而且适用于绝缘系统，在这种系统中，在存在能隙的情况下，可以感应出纯拓扑的、无耗散的Skyrmion Hall电流.
2011-04-30 cond-mat.mes-hall
Dynamics of the collapse of a ferromagnetic skyrmion in a centrosymmetric lattice
本文用解析和数值方法研究了具有磁场的正方格子海森堡模型中铁磁skyrmion的尺寸和手征随时间的变化。晶格和磁场产生强烈的时间依赖性的Skyrmion手征。由于非线性，晶格本身也会产生强烈的内在阻尼，导致通过自旋波的发射导致Skyrmion坍缩。在没有磁场的情况下，大Skyrmion的坍缩是缓慢的，但当磁场打开时，Landau-Lifshitz阻尼的存在使坍缩变得指数地快。由于Skyrmion磁矩的量子化，坍缩Skyrmion发射的磁振子必须具有离散谱。
2022-03-10 cond-mat.mes-hall
Large Anomalous Nernst Effect in a Skyrmion Crystal
对模型Skyrmion晶体的热电性质进行了理论研究，发现其反常Hall电导率与其特殊的自旋结构引起的较大的Chern数相对应，通过反常能斯特效应产生较大的横向热电电压。这意味着在Skyrmion系统中找到好的热电材料的可能性，从而激发了我们通过这里所采用的第一性原理计算对它们的探索。
2016-01-14 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
Real-space observation of the low-temperature Skyrmion lattice in Cu2OSeO3(100) single crystal
本研究利用磁力显微镜在10 K下对Cu2OSeO3(100)单晶进行实空间成像，通过调控外磁场观测到螺旋、圆锥、倾斜圆锥及斯格明子晶格等多种低温磁畴。
2025-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic skyrmions in cylindrical ferromagnetic nanostructures with chiral interactions
我们研究了具有手征相互作用的铁磁材料的圆柱形纳米带和纳米管中稳定磁性skyrmion的几何条件。我们得到的低温平衡态的系统实现模拟退火技术的经典自旋哈密顿与竞争各向同性交换和手征相互作用，径向各向异性和外场。讨论了表面曲率对磁skyrmion的形成、形状和大小的影响。我们证明了Skyrmion相位随曲率的演化是由两个特征长度之间的竞争控制的，即曲率半径$R$（几何长度）和Skyrmion半径$R_{sk}$（物理长度）.在窄纳米管（$R<R_{sk}$）中，skyrmion相演变为条纹相，而在宽纳米管（$R>R_{sk}$）中，出现混合skyrmion-条纹相。最有趣的是，混合相的特点是空间分离的skyrmions条纹由于相对于表面法线的方向施加的领域。在稳定区域（$R \gtrsim R_{sk}$）中，skyrmions保持圆形，并由于其拓扑保护而保持其大小。零场skyrmions被证明是稳定的弯曲的纳米元素与自由边界内相同的稳定区域（$R\gtrsim R_{sk}$）。从实验和技术的角度来看，从稳定性的圆柱表面上的skyrmions进行了讨论。
2020-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Quantum Skyrmion Lattices in Heisenberg Ferromagnets
Skyrmions是拓扑磁性纹理，可以出现在非中心对称的铁磁材料中。在迄今为止实验研究的大多数系统中，skyrmions作为经典对象出现。然而，具有纳米长度尺度的skyrmions的发现引发了人们对其量子特性的兴趣。在这里，我们模拟了二维自旋$1/2$海森堡晶格与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的基态，并发现了一个广泛的区域在零温度相图主机量子skyrmion晶格。我们认为，量子skyrmion晶格相可以通过实验检测到的磁化曲线，通过局部磁极化测量，以及通过中子散射实验可测量的自旋结构因子。最后，我们探讨了由此产生的量子skyrmion态，分析其实空间偏振分布，并表明它是一个非经典态，其特征是准粒子和环境之间的纠缠主要集中在skyrmion的边界自旋附近。
2022-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Beyond fixed-size skyrmions in nanodots: switchable multistability with ferromagnetic ring
本文提出利用Co/Pd铁磁纳米环的杂散场在Ir/Co/Pt纳米点中稳定Néel型斯格明子，发现其可在多个平衡直径上实现多稳态，为多比特自旋电子存储器件提供新途径。
2025-05-07 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
NMR linewidth and Skyrmion localization in quantum Hall ferromagnets
在2D量子霍尔系统的NMR信号线宽的非单调行为的解释skyrmion本地化之间的相互作用，由于无序的影响，和非平凡的温度依赖skyrmion动力学。
2004-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Landau Level Mixing and Skyrmion Stability in Quantum Hall Ferromagnets
我们提出了一个Hartree-Fock研究，将朗道能级混合和屏蔽的影响，由于填充水平到量子霍尔铁磁体的准粒子的能量和状态的计算。我们用它来构建一个相图的skyrmion稳定性的磁场和塞曼耦合强度的函数。我们发现朗道能级混合倾向于自旋极化准粒子，而有限厚度修正有利于skyrmions。我们的研究表明，Skyrmion的稳定性在高朗道水平是非常敏感的方式，其中电子-电子相互作用被修改的有限厚度，并指出这是至关重要的，使用具有现实的短距离行为的模型，以获得定性正确的结果。我们发现，最近的实验证据skyrmions在更高的朗道水平不能解释在我们的模型。
2000-05-25 cond-mat.mes-hall
A critical comparison of classical field theory and microscopic wavefunctions for skyrmions in quantum Hall ferromagnets
本文研究了量子霍尔铁磁体中带电Skyrmion的经典场论描述。适当的场论是一个非线性的$σ$模型，推广到包括库仑和塞曼相互作用项。通过与基于Hartree-Fock近似、精确对角化计算和多体试探波函数的单Skyrmion态的微观描述进行比较，我们测试了经典场论的有效性范围。我们发现，场论的描述是准确的skyrmions与中等自旋量子数（$\gtrsim 10$），虽然，正如预期的那样，它失败的小自旋量子数定性。
1997-05-13 cond-mat.mes-hall
Controllable Creation of Skyrmion Bags in a Ferromagnetic Nanodisk
针对磁性薄膜中难以实现斯格明子袋的问题，提出三步构建法，可制备拓扑电荷达40的斯格明子袋，为相关实验及自旋电子学应用提供支撑。
2023-07-13 cond-mat.mes-hall
Chiral skyrmion auto-oscillations in a ferromagnet under spin transfer torque
在具有Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的铁磁材料中，Skyrmion可以稳定在纳米盘几何形状中。我们应用自旋力矩均匀的空间和时间，并观察到数值的skyrmion设置在稳定的旋转运动围绕一个点的纳米盘中心。我们给出了一个理论描述的新兴的自动振荡动力学的基础上的旋转运动的呼吸模式的skyrmion和相关的振荡的面内磁化耦合。分析表明，在这种简单的装置中，自振荡的实现是由于手征对称性破缺。因此，我们认为，该系统是变成一个自旋力矩振子由于手征DM相互作用。
2018-08-04 cond-mat.mes-hall
Disorder and interactions in quantum Hall ferromagnets: effects of disorder in Skyrmion physics
本文用Hartree-Fock方法研究了$ν=1$附近量子霍尔铁磁体中无序和相互作用之间的竞争。我们发现，在$ν=1$的基态演化从一个准金属顺磁体的相互作用强度增加，部分自旋极化的铁磁安德森绝缘体，和一个完全自旋极化的铁磁带电荷间隙。远离$ν=1$，基态从传统的安德森绝缘体演变到传统的准粒子玻璃，最后演变到铁磁Skyrmion准粒子玻璃。这些不同的制度可以在低温传输和NMR实验中测量。我们提出了在不同的无序制度的NMR谱的计算。
2002-04-12 cond-mat.mes-hall
Skyrmions and Quantum Hall Ferromagnets in Improved Composite-Boson Theory
提出了一种改进的量子霍尔铁磁体复合玻色子理论。它与微观波函数理论密切相关。其特征在于，场算符仅仅描述了代表偏离基态的物理自由度。它为分析\LLLd中的激发态提供了一个强有力的工具。激发包括Goldstone模和非局域拓扑孤子。孤子是分别带有U（1）和SU（2）拓扑荷的涡旋和Skyrmion。它们的经典组态是由它们的微观波函数导出的。计算了单个Skyrmion的激活能，很好地解释了实验数据。
1999-01-22 cond-mat.mes-hall
Skyrmion spin texture in ferromagnetic semiconductor-superconductor heterostructures
我们提供了一个推导的自旋Skyrmion数分类的二维拓扑超导体从铁磁和Rashba自旋轨道耦合超导体异质结构。我们表明，在非平凡的拓扑相，其特征在于一个非零的陈数，总是有一个拓扑自旋纹理的占用带所代表的Skyrmion数。Skyrmion数具有物理直观和使用自旋敏感能带结构成像技术直接测量的优点。此外，我们表明，Skyrmion分类可以扩展到等效的一维拓扑超导体。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin-Pseudospin Coherence and CP$^{3}$ Skyrmions in Bilayer Quantum Hall Ferromagnets
我们分析了双层量子霍尔铁磁体，其基本对称群是SU（4）。当总电子密度足够低时，自旋-赝自旋相干自发地发展。准粒子是CP^3的Skyrmions。一个skyrmion在两个层上都引起电荷调制。在填充因子$ν=2/m$下，一个基元激发由一对Skyrmion组成，其电荷为$2e/m$。最近的实验数据，由于泽田等人[物理评论快报。{ \bf 80}，4534（1998）]支持这一结论。
1999-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion dynamics in chiral ferromagnets
研究了具有易轴各向异性的Dzyaloshinskiii-Moriya材料中Skyrmions的动力学行为。拓扑结构和动力学之间的一个重要联系是建立通过建设明确的守恒定律获得较早的连接与磁泡和旋涡。特别地，我们研究了具有Skyrmion数$Q=1$的拓扑Skyrmion和具有$Q=0$的非拓扑Skyrmion在外场梯度影响下的运动. $Q=1$ skyrmion经历垂直于场梯度方向的霍尔运动，其漂移速度与梯度成比例。相反，非拓扑的$Q=0$ skyrmionium在磁场梯度的方向上被加速，因此表现出普通的牛顿运动。当外场关闭时，$Q=1$斯基尔米恩自发地钉扎在一个固定的导向中心周围，而$Q=0$斯基尔米恩则以恒定的速度$v$运动。本文对Skyrmionium以小于临界速度$v_c$的任何恒定速度$v$运动进行了系统的计算。
2015-08-10 cond-mat.mes-hall
Collective Modes and Skyrmion Excitations in Graphene SU(4) Quantum Hall Ferromagnets
石墨烯表现出量子霍尔铁磁性，其中涉及自旋和谷自由度的近似SU（4）对称性自发破缺。我们构造了一组破坏SU（4）自旋/谷对称性的整数和分数量子霍尔态，并研究了它们的中性和带电激发.这些铁磁体的一些性质可以在SU（4）对称极限下进行分析，包括整数填充时的完整集体模谱。通过构造明确的波函数，我们表明，最低能量的skyrmion态携带电荷$\pm 1$ { \em任何}整数填充，和skyrmion是最低能量带电激发石墨烯朗道能级指数$|n| \le 3$。我们还表明，在完全SU（4）对称性的存在下，发生在整数填充因子附近的skyrmion晶格态支持四个无隙集体模分支。与以前研究的更熟悉的SU（2）量子霍尔铁磁体进行了比较。
2006-08-27 cond-mat.mes-hall
Skyrmion dynamics in chiral ferromagnets under spin-transfer torque
研究了自旋转移力矩作用下具有易轴各向异性的Dzyaloshinskiii-Moriya材料中Skyrmions的动力学行为。特别是，我们研究了运动的拓扑skyrmion与skyrmion数$Q=1$和一个非拓扑skyrmionium与$Q=0$使用它们的线性动量，维里关系，和数值模拟。非拓扑的$Q=0$斯基尔米翁在电流方向上加速，它要么以恒定的速度达到稳定状态，要么被拉长到无穷大。稳态速度由电流和耗散之间的平衡给出，并且具有上限。与此相反，拓扑$Q=1$ skyrmion收敛到一个恒定的速度在一个角度的电流流动的稳定状态。当自旋电流停止时，$Q=1$斯基尔米恩子自发地被钉扎，而$Q=0$斯基尔米恩子继续传播。传播skyrmionium的精确解被确定为在以前的工作数值方程的解决方案。在纯交换模型的情况下，给出了传播skyrmions的进一步精确结果。行波解提供了自旋极化电流将导致Skyrmion或Skyrmionium刚性运动的论据。
2015-08-19 cond-mat.mes-hall
Hartree-Fock Theory of Skyrmions in Quantum Hall Ferromagnets
本文研究了量子霍尔铁磁体在朗道能级填充因子为奇数附近的带电skyrmion或自旋织构激发。利用粒子-空穴对称性将带电粒子和空穴的自旋-量子数与中性粒子-空穴对的激发联系起来。Hartree-Fock理论被用来提供这些激发的能量和它们对塞曼耦合强度，朗道能级量子数，和二维电子层的厚度的依赖性的定量估计。对于$ν$接近3的情况下，我们建议的一级相变的塞曼耦合强度增加的可能性，从一个许多skyrmion状态到一个与许多最大自旋极化准粒子。
1996-12-23 cond-mat.mes-hall
Magnons and skyrmions in fractional Hall ferromagnets
最近的实验已经建立了量子霍尔铁磁体在整数和分数填充因子下的磁化温度依赖性$M(T)$之间的定性差异。我们解释这种差异的集体磁振子和粒子-空穴激发的相对能量在这两种情况下。硬核模型系统的分析计算被用来证明，在分数的情况下，相互作用抑制在有限的温度下的磁化和粒子空穴激发，而不是长波长磁振子控制$M(T)$在低$T$。
1998-06-06 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
Theoretically proposed controlled creation of Bloch-type skyrmions with spin-orbit torque in a chiral-ferromagnet/heavy-metal heterojunction
本文从理论上阐明传统磁性双层异质结构中自旋轨道矩产生斯格明子困难的原因，提出采用手性铁磁层承载Bloch型斯格明子的方案，并通过微磁学模拟证明垂直自旋流可可控产生Bloch型斯格明子，为斯格明子自旋电子器件提供新平台。
2025-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Stripe skyrmions and skyrmion crystals
Skyrmions在拓扑量子场论中作为非线性西格玛模型的孤子解以及在信息技术中有着重要的应用。Skyrmion被认为是圆形的，在Skyrmion晶体附近出现的条纹自旋织构被称为螺旋，螺旋和摆线自旋序，但不是Skyrmion。在这里，我们提出了令人信服的证据表明，这些条纹自旋纹理是skyrmion，“兄弟姐妹”的圆形skyrmion的skyrmion晶体和孤立的圆形skyrmion的“堂兄弟”。具体地说，孤立的skyrmion的激发时，skyrmion形成能量是积极的。当手性磁性薄膜的基态为Skyrmion时，其Skyrmion形貌为各种条状结构。Skyrmion数密度决定了凝聚态的形态。在整个样本中的一个skyrmion的极端，skyrmion是一个分叉的条纹。随着Skyrmion数密度的增加，单个Skyrmion的形状逐渐从分叉条纹变成矩形条纹，最终变成圆盘状物体。在低skyrmion数密度下，条纹的自然宽度与交换刚度常数和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用系数之间的比值成正比。在高skyrmion数密度下，skyrmion晶体是优选状态。我们的发现揭示了条纹自旋织构的本质和性质，并为操纵skyrmion，特别是凝聚skyrmion如skyrmion晶体开辟了一条新的途径。
2021-01-26 cond-mat.mes-hall
The field theory of Skyrme lattices in quantum Hall ferromagnets
本文应用非线性$σ$模型研究了量子霍尔铁磁系统中的多skyrmion问题。我们发现，该系统的基态可以描述为一个铁磁三角Skyrme晶格附近的$ν=1$的Skyrmion是非常稀。我们发现通过增加skyrmion密度，从而增加$|ν-1|$，可以过渡到反铁磁正方晶格。我们研究了当塞曼能比库仑能小得多时，正方形Skyrme晶格变形为具有相同拓扑荷的单个Skyrmion的可能性。我们明确地表明，当$g \leq g_c$时，一个带电荷2的Skyrmion的能量小于两个带电荷1的Skyrmion的能量。通过考虑量子涨落，我们还讨论了存在非零温度Kosterlitz-loss和超导体-绝缘体相变的可能性。
1997-05-22 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-generated spinmotive forces in inversion broken ferromagnets
RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（RIKEN 新兴物质科学中心）；Advanced Science Research Center, Japan Atomic Energy Agency（日本原子能研究机构先进科学研究中心）
该研究解析分析反演破缺铁磁体中磁性斯格明子平移运动产生的自旋电动势，推导两类自旋轨道耦合对应的自旋相关电场显式公式，明确其对斯格明子结构与自旋轨道耦合的依赖，为相关现象理解与实验电压估算提供支撑。
2019-07-08 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Dynamics and NMR Line Shapes in QHE Ferromagnets
量子霍尔铁磁体中的低能带电激发是自旋方向上的拓扑缺陷，称为skyrmions。最近对量子阱异质结构中的核磁共振谱线形状的实验研究表明，当温度在固定填充因子下降低时，从运动上变窄的线形状转变为更宽的“冻结”线形状。我们提出了一个skyrmion扩散模型，定性地描述了实验观察，并显示了$\sim 50 μ{\rm sec}$的时间尺度的skyrmion的输运弛豫时间。过渡的特点是由一个中间的时间制度，我们证明是弱敏感的动态带电自旋织构激发和子带电子波函数在我们的模型。我们还表明，谱线的形状是非常敏感的核偏振剖面沿z轴通过光泵浦技术。
2000-02-14 cond-mat.mes-hall
A novel chiral spin texture: Antiferromagnetic Skyrmionium
奇异自旋织构，如手征畴壁、涡旋、Skyrmion、Skyrmionium等，由于其在高密度数据存储技术和逻辑门计算中的潜在应用，近年来已成为研究的热点。磁Skyrmionium是一种拓扑量子数为零的类Skyrmion孤子。Skyrmionium在铁磁体中优于传统的Skyrmion，这是由于它们可以忽略Skyrmion霍尔效应和更高的速度。在铁磁系统中，Skyrmion和Skyrmionium的物理性质都得到了严格的研究。最近的观察表明，这种反铁磁（AFM）系统中的手征自旋结构是更有前途的相比，铁磁的，因为他们对外部扰动的鲁棒性，没有Skyrmion霍尔效应，等等，但在AFM材料中的Skyrmionium没有文献报道。在这项工作中，我们证明了skyrmionium可以创建和稳定的AFM材料中的应用程序的自旋极化电流在实验上可行的几何形状。我们利用自旋极化电流进一步研究了AFM Skyrmionium的动力学。
2018-11-03 cond-mat.mes-hall
Self focusing Hybrid Skyrmions in spatially varying canted ferromagnetic systems
磁性Skyrmions是磁性薄膜中的准粒子配置，可以作为超小型全电子非易失性存储器的信息承载位。Skyrmions可以成核，并由重金属底层驱动的电流的自旋轨道扭矩驱动。沿着旋光路径，马格努斯力可以导致一个skyrmion在边界处湮灭。通过结合界面和体Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（DMI），例如通过在具有高自旋轨道耦合的重金属层顶部使用B20材料，可以设计出一种混合skyrmion，它将以零马格纳斯力平行于赛道行进。我们发现，通过使用一个空间变化的界面上，一个混合skyrmion将自动自聚焦到这样的轨道，其畴角沿路径演变。此外，使用一个栅极驱动的电压控制的磁各向异性，我们可以控制混合skyrmion的轨迹和它的最终收敛路径和车道选择在一个赛道几何。
2021-01-09 cond-mat.mes-hall
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
Repulsion of a Néel-type skyrmion from a Pearl vortex in thin ferromagnet-superconductor heterostructures
该研究非微扰分析铁磁-超导异质结构中杂散场导致的斯格明子—涡旋排斥，揭示涡旋磁场增强会抑制排斥并缩短二者平衡距离。
2022-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Skyrmions and spin waves in frustrated ferromagnets at low applied magnetic field
本文详细分析了低外加磁场区的阻挫铁磁体连续模型$H_0<1/4$，其中基态为空间变化的圆锥螺旋。通过改变一个共转自旋场的变量，该模型被重新制定为一个规范的西格玛模型在一个固定的背景规范，允许建设稳定的孤立Skyrmion，和稳定的多Skyrmion集群，在空间无限接近锥形基态。由于基态引起的空间各向异性，这些Skyrmions只表现出离散对称性，既不是Néel型也不是Bloch型。这些Skyrmions连续连接到更熟悉的解决方案在高场区（$H_0>1/4$），获得轴对称的限制$H_0\rightarrow 1/4$。小振幅自旋波通过锥形基态的传播进行了分析，发现强烈依赖于$H_0$和相对于基态的传播方向。与高场区（$H_0>1/4$）中的自旋波相反，没有谱隙：波可以以任何角频率传播。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall
Effective interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction and skyrmion stabilization in ferromagnet/paramagnet and ferromagnet/superconductor hybrid systems
本文提出位于顺磁或超导基底上的铁磁薄膜中存在有效DMI，该作用由静磁相互作用引起，能在FM/PM系统中稳定Neel型磁斯格明子，并可通过温度调控斯格明子半径。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall
Dzyaloshinskii-Moriya interaction induced by an ultrashort electromagnetic pulse: Application to coherent (anti)ferromagnetic skyrmion nucleation
我们展示了如何Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用可以产生在一个金属薄膜从感应的内部电场产生的超短电磁脉冲。这种相互作用不需要结构反转对称性破缺，并且其幅度可以根据场的幅度进行调节。我们进行第一性原理计算来估计铁磁Fe，Co和Ni，反铁磁Mn，以及FePt合金的场致磁电耦合的强度。最后，利用原子模拟，我们演示了如何孤立的反铁磁skyrmion可以相干成核从共线背景的超短脉冲在电场上的100-fs的时间尺度。
2020-11-24 cond-mat.mes-hall
Magnetostatics of Magnetic Skyrmion Crystals
磁性Skyrmion晶体是在具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手征铁磁材料中产生的拓扑磁性织构。本文首次用微磁学模拟方法研究了磁性Skyrmion晶体产生的静磁场。对于Néel型Skyrmion晶体，场将在晶面的一侧消失，这取决于螺旋度;而对于布洛赫型Skyrmion晶体，场将分布在两侧，并且对于两个螺旋度是相同的。这些特征和静磁场的对称性关系可以从杂化三Q态的标量磁势和矢量磁势得到理解。讨论了利用磁性Skyrmion晶体与手征铁磁层的叠层结构在纳米尺度上构建静磁场的可能性，并对利用磁矩捕获和操纵中性原子具有潜在的应用前景。
2017-12-17 cond-mat.mes-hall
