Direct observation of Néel-type skyrmions and domain walls in a ferrimagnetic DyCo$_3$ thin film
本研究以典型亚铁磁材料DyCo₃为对象，借助STXM和XMLD技术观测到其孤立斯格明子的畴壁为Néel型，证实了体系中本征DMI的存在，为亚铁磁材料手性自旋织构调控研究提供了关键依据。
2023-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Topological charge analysis of dynamic process of transition to Néel-type skyrmion: role of domain wall skyrmions
磁skyrmions是有趣的拓扑自旋纹理，承诺未来的高密度自旋电子器件。磁性Skyrmion的产生已经基于Skyrmion的能量学被理解，但是Skyrmion产生的详细动力学过程仍然不清楚。在这里，拓扑结构的演变，从不均匀的畴Néel-skyrmions的转换研究使用微磁学模拟。我们发现，而不是整体拓扑电荷，新的拓扑缺陷，即，最近提出的畴壁Skyrmion主要控制Skyrmion的产生过程。此外，拓扑电荷的演变解释的数量和组合的拓扑缺陷。
2020-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A reversible conversion between a skyrmion and a domain-wall pair in junction geometry
Skyrmion是连续场论中的一种拓扑结构。近年来，手征磁体中Skyrmion的实验观测，引起了人们对它的广泛研究。Skyrmion有望成为下一代自旋电子设备Skyrmionics的关键组件。另一方面，存在由畴壁序列编码的完善的存储器装置。Skyrmion带有拓扑数，而畴壁则没有。尽管如此，我们表明，通过连接宽和窄的纳米线，使skyrmion器件和畴壁器件之间的信息传输之间的转换是可能的。我们的研究结果将是由skyrmions和域壁，其中域壁中的编码信息被转换成skyrmions，然后通过转换skyrmions回域壁后的skyrmions的功能控制读出的混合设备的基础。
2014-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct imaging of chiral domain walls and Néel-type skyrmionium in ferrimagnetic alloys
利用扫描电子显微镜结合极化分析（SEMPA）研究了亚铁磁体Ta/Ir/Fe/GdFeCo/Pt多层膜中手征自旋结构随温度的演化. GdFeCo亚铁磁体在很大的温度范围内呈现纯右手Néel型畴壁（DW）自旋织构。这表明存在负的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction），其可以源自顶部Fe/Pt和Co/Pt界面。从DW宽度的测量，以及互补的磁特性，作为温度的函数的交换刚度被确定。令人惊讶的是，交换刚度大部分是恒定的，这可以通过理论预测来解释。除了单个skyrmions，我们通过直接成像发现了纯Néel型skyrmionium，由于没有skyrmion Hall角，这是一种有前途的拓扑自旋结构，可以在下一代自旋电子器件中实现高冲击潜力的应用。
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Improving Néel domain walls dynamics and skyrmion stability using He ion irradiation
用He ~+离子辐照对Pt/Co/AlOx三层膜的磁化反转和畴壁动力学进行了调谐。高达1.5 × 10 $^{15}$ ions/cm $^2$的通量强烈降低垂直磁各向异性（PMA），而不影响自发磁化强度或Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）的强度。这证实了鲁棒性的界面化学互混，已经预测的理论的相互作用。在平行的PMA在辐照样品中的减少，观察到的退钉场的强烈减少。这允许畴壁以相对于原始膜所需的较低磁场达到大的最大速度。因此，将PMA与PMA解耦对于基于畴壁动力学的低能器件的设计是有益的。当用较大的He+注量辐照样品时，磁化强度接近面外/面内重取向转变，其中100 nm尺寸的磁skyrmion稳定。我们观察到，随着He+注量的增加，skyrmion尺寸减小，而这些磁纹理变得更加稳定，对外部磁场的应用。
2023-03-08 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
Enhanced skyrmion motion via strip domain wall
当磁性Skyrmion在磁性纳米线中的自旋轨道扭矩下移动时，它们会经历Skyrmion霍尔效应，这会将它们推向纳米线边缘，在那里它们有被湮灭的风险;这对它们的驱动速度设置了上限。然而，同样的磁性多层包含skyrmions可以维持沿着纳米线长度的Néel型条带畴壁，潜在地保持skyrmions与边缘分离。在这里，我们研究了电流驱动的skyrmion和畴壁之间的相互作用，发现它们增加了湮灭电流，并允许skyrmion移动得更快。基于Thiele形式主义，我们确认，紧急纵向排斥力和修改后的能源景观连接到域壁负责增强skyrmion运动。此外，我们确定的纵向排斥力的出现，因为在skyrmion前面的局部磁化轴对称破缺。我们的研究揭示了来自不同同伦群的两个拓扑磁纹理之间相互作用的关键方面，并可能激发新的设备概念。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-driven skyrmion motion through velocity equipartition between skyrmions and a domain wall
磁skyrmions，作为一个旋转的自旋结构与轴对称，不能被推动一个均匀的磁场。因此，已经报道的skyrmion运动是使用其他种类的刺激诱导的;通常，磁性金属中的电流以及自旋波、热梯度和场梯度都表现出它们驱动skyrmion运动的能力。在这里，我们证明，通过微磁模拟和分析，磁skyrmions可以通过一个均匀的垂直磁场通过畴壁（DW）调解人。对于固定的场强，skyrmion训练的速度以1 /（1 + Ns）的形式演化，其中Ns表示skyrmion的数量。基于Thiele的模型，我们再现了速度-Ns关系首次确定从数值结果，并揭示了skyrmion DW和skyrmion间的排斥提供了直接的驱动力skyrmion运动。这项研究强调了自旋织构的相互作用在skyrmion动力学中的作用，并为skyrmion操纵开辟了一条新的途径，特别是与绝缘磁体相关的。考虑到磁和电之间的对应关系，我们预计该方案也适用于铁电体中的极性skyrmion。
2022-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Alternative understanding of the skyrmion Hall effect based on one-dimensional domain wall motion
一个运动的磁skyrmion表现出横向偏转。这种所谓的斯基尔米恩霍尔效应可以用蒂勒方程来解释。在这里，我们提供了另一种解释的skyrmion霍尔效应的基础上的动态域壁包围skyrmion。我们与自旋力矩引起的局部旋转的畴壁段的Skyrmion核心的移动，解释在微磁水平上的Skyrmion霍尔效应。基于我们的直观解释，我们还表明，Skyrmion霍尔效应可以通过结合自旋转移和自旋轨道转矩来抑制，从而消除了利用skyrmion在设备中的主要障碍。
2022-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stabilization and current-induced motion of antiskyrmion in the presence of anisotropic Dzyaloshinskii-Moriya interaction
由于自旋电子学的基础研究兴趣和潜在的新应用，磁性拓扑缺陷引起了人们的极大关注。拓扑缺陷的丰富例子可以在纳米级非均匀自旋纹理中找到，例如单极子、畴壁、涡旋和skyrmions。近年来，由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用稳定的Skyrmion得到了广泛的研究。然而，反子的稳定化就不那么简单了。在这里，使用数值模拟，我们证明了反自旋可以是一个稳定的自旋配置中存在的各向异性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。我们发现电流驱动的反克尔米恩运动，有一个横向分量，即反克尔米恩霍尔效应。反skyrmion的回旋常数与skyrmion的相反，这使得电流驱动的耦合skyrmion-反skyrmion对的传播没有明显的skyrmion霍尔效应。反螺旋霍尔角强烈地依赖于电流方向，并且在临界电流方向上可以实现零反螺旋霍尔角。这些结果开辟了可能性，定制的自旋拓扑结构在纳米磁性，这可能是有用的新兴领域skyrmionics。
2017-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Dimensionality cross-over in magnetism: from domain walls (2D) to vortices (1D)
视向交叉是物理学中的一个经典课题。令人惊讶的是，它没有在微磁学中搜索，微磁学处理的是诸如畴壁（2D）和涡旋（1D）之类的物体。我们预测模拟这两个对象之间的二阶过渡，与壁长的朗道参数。这是基于微米尺寸的ux闭合点的实验证实的。
2010-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Electric field-induced creation and directional motion of domain walls and skyrmion bubbles
由电场驱动的磁化动力学可以为信息技术提供长期的好处，因为它的超低功耗。同时，在由铁磁层和重金属层组成的界面非对称多层膜中，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用可以稳定拓扑自旋织构，如手征畴壁、skyrmion和skyrmion泡。这些拓扑自旋织构可以通过电场控制，并有望用于构建先进的自旋电子器件。在这里，我们提出了一个实验和数值研究的电场诱导的创建和定向运动的拓扑自旋纹理的磁性多层膜和跑道的厚度梯度和界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在室温下。我们发现，在一定条件下，电场诱导的手征畴壁定向运动伴随着Skyrmion泡的产生。我们还证明了电场的变化可以诱导Skyrmion泡的运动。我们的发现可能为开发具有超低功耗的基于skyrmion的设备提供机会。
2018-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid chiral domain walls and skyrmions in magnetic multilayers
自从发现界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用以来，铁磁薄膜中的非共线自旋织构一直是人们研究的热点。这种反对称交换相互作用选择一个给定的手征自旋纹理，并允许稳定的配置与非平凡的拓扑结构。此外，它对这些拓扑结构的动力学性质有许多重要的影响，包括手征畴壁（DW）和磁skyrmion。近年来，对非共线自旋织构的研究已从单磁性多层膜扩展到具有破缺反转对称性的磁性多层膜。这种结构在垂直方向上的延伸使得Néel DW和skyrmions都能非常有效地进行电流诱导运动和室温稳定性。在这里，我们展示了如何在这样的多层系统的层间相互作用，实际上可以导致更复杂的，混合手性磁化安排。所描述的厚度相关的重新取向的DW实验证实通过研究退磁多层膜，通过圆二色性在X射线共振磁散射。我们还证明了一个简单而可靠的方法，用于确定的幅度从静态域的测量，即使在这些混合手性结构的存在下，通过考虑到实际配置文件的DW。这些新的混合手性纹理的出现具有深远的影响，如何稳定和操纵DW以及skymionic结构的磁性多层膜。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion Sliding Switch in a 90-nm-Wide Nanostructured Chiral Magnet
Hefei Normal University（合肥师范学院）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Anhui University（安徽大学）
通过利用90纳米宽磁性纳米结构中的Skyrmion边缘吸引力相互作用，实现了一种基于Skyrmion滑动的二进制开关，展示了在三维拓扑自旋电子器件中的应用潜力。
2025-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetic domain wall Skyrmions
重金属/铁磁体异质结构中的自旋-轨道相互作用导致了显著的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya Interaction，Dzyaloshinski-Moriya Interaction），该作用改变了磁畴壁（DWs）的内部结构，使Néel型结构优于Bloch型结构。然而，这种转变对内部DW缺陷（例如，垂直布洛赫线）尚未探索。我们提出了一个组合的分析和微磁计算来描述一种新的类型的拓扑激励称为DW Skyrmion的特点是由一个$360^\circ$旋转的内部磁化在Dzyaloshinskii DW。我们进一步提出了一种方法来识别DW Skyrmions实验使用菲涅耳模洛伦兹TEM的DW Skyrmions使用这种技术的模拟图像的基础上的微磁学结果。
2019-04-29 cond-mat.mes-hall 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
Domain wall magnetism in thin films of orthorhombic manganites
斜方晶系TbMnO 3以及其它斜方晶系锰氧化物的薄膜在立方SrTiO 3衬底上外延生长，显示出在体（反铁磁）对应物中不存在的感应磁矩。在这里，我们表明，有一个明确的相关性之间的域微结构和感应磁矩在TbMnO 3薄膜SrTiO 3。此外，磁化强度与膜厚度的明显依赖性与磁畴磁性不一致，并且表明磁畴壁而不是磁畴是净磁矩的来源。由于畴壁的取向可以通过膜-衬底关系来设计，并且其密度可以随着膜厚度来调整，因此这些结果代表了基于畴壁功能的器件设计向前迈出的重要一步。
2014-01-30 cond-mat.mtrl-sci
From electronic structure to magnetism and skyrmions (Topical review)
本文以教科书风格综述了从电子结构到磁性及斯格明子的多尺度建模方法，通过跨尺度参数传递实现磁性材料的真实模拟与预测，助力新材料开发。
2023-10-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Full phase diagram of isolated skyrmions in a ferromagnet
磁skyrmions是一种拓扑准粒子，由于其小尺寸、高稳定性和易于通过电流操纵而在数据存储应用中引起极大兴趣。然而，在理论上，由于现有的理论不适用于小的skyrmion尺寸和有限的材料厚度，因此对skyrmion的了解很少。在这里，我们提出了一个完整的理论框架，以确定在任何材料中的任何skyrmion的能量，假设只有一个圆对称的360 $^\circ$域壁轮廓和均匀的磁化分布在面外方向。我们的模型完全符合现有的实验数据和微磁模拟。令人惊讶的是，我们可以证明，没有拓扑保护的skyrmions。我们发现并证实了新的阶段，如双稳定性，一种迄今为止在磁性中未知的现象。我们的模型的出色的计算性能和精度，使我们能够获得完整的静态skyrmion的相图，并解决逆问题，找到材料对应于给定的skyrmion属性，一个里程碑的skyrmion工程。
2017-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Solid-state lithium-ion supercapacitor for voltage control of skyrmions
本文提出一种基于LiPON的固态离子超级电容器，通过锂离子在磁性界面的积累与耗尽，实现对斯格明子态的电压控制，具有快速成核和高循环稳定性。
2023-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Twisted domain walls and skyrmions in perpendicularly magnetized multilayers
我们提出了一个分析理论来描述三维磁性纹理的垂直磁化的磁性多层膜中出现的静磁相互作用和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）的存在下。我们证明，在多层畴壁开发一个复杂的扭曲结构，即使是具有较强的扭曲的薄膜仍然存在。这种扭曲的起源是表面体积杂散场相互作用，表现为一个深度依赖的有效场，其形式模仿的有效场。我们发现，壁扭曲的平衡skyrmion或域的大小有轻微的影响，但可以显着影响电流驱动的动力学。我们的结论是基于推导出的静磁能的解析表达式，并证实了微磁学模拟。
2018-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetism modulation in Co3Sn2S2 by current-assisted domain wall motion
Peking University（北京大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Shanxi University（山西大学）；Tohoku University（东北大学）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Peking University Yangtze Delta Institute of Optoelectronics（北京大学长三角光电科学研究院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本研究针对自旋电子器件效率提升难题，以磁性外尔半金属Co₃Sn₂S₂为对象，利用自旋转移矩驱动畴壁运动实现磁性调控，获得了低阈值电流密度及高有效磁场的实验结果。
2026-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Deterministically switching the Bloch chirality of domain walls and skyrmions: the Dzyaloshinskii astroid
我们提出了一种确定性控制的磁畴壁和skyrmions的布洛赫手征的机制，起源于界面Dzyaloshinskii $-$ Moriya相互作用之间的相互作用（？）和垂直的磁场。虽然传统的界面散射有利于手征Néel skyrmions，但它不会破坏混合Bloch $-$ Néel skyrmions中两种Bloch手征的能量对称性。然而，布洛赫手性之间切换的能量势垒确实取决于旋转的方向，这是由驱动场的方向决定的。我们的分析和微磁学分析的稳态Dzyaloshinskii域壁动力学的高潮在一个开关图类似于斯通纳$-$ Wohlfarth星状体，揭示了存在的非手性，手性和旋进布洛赫制度，我们进一步表明，鉴于建立充满活力的模型，skyrmions应表现出相同的基本行为。最后，我们讨论了最近的理论垂直布洛赫线$-$介导的确定性布洛赫手征的岁差制度，并将这些参数较低的驱动领域。这项工作建立了磁孤子的布洛赫手征可以切换的需求与应用领域，所示的Dzyaloshinskii星形。
2022-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-Controlled Skyrmion Number in Confined Ferromagnetic Nanostripes
本文在受限Fe3Sn2纳米条带中利用电流诱导焦耳热与磁滞效应，通过斯格明子链和条纹畴的可逆拓扑转变实现对斯格明子数的可靠操控，为拓扑自旋电子器件发展提供支撑。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid micromagnetic and atomistic modeling of magnetization dynamics induced by engineered defects
Department of Physics and Astronomy, Uppsala University（乌普萨拉大学物理与天文系）；WISE - Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability, Department of Physics and Astronomy, Uppsala University（乌普萨拉大学物理与天文系瓦伦堡可持续性材料科学倡议）；PDC Center for High Performance Computing, KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院PDC高性能计算中心）
本文提出一种三维多尺度方法，研究工程缺陷诱导的磁化动力学，通过双缝结构和可调各向异性原子簇探讨领域壁和自旋波干涉及拓扑结构变化。
2026-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Device geometry dependent deterministic skyrmion generation from a skyrmionium
磁skyrmionium可以被看作是两个具有相反拓扑电荷的磁skyrmion的缔合。在这项工作中，我们研究了在三种不同的设备与可变的几何配置通过域壁（DW）对Skyrmionium到多Skyrmionic态的转换。对于单个铁磁层以及合成反铁磁（SAF）系统，考虑了相同的器件几何形状。据观察，通过调整电流密度，确定性生成的skyrmions是可能的，通过自旋转移矩（STT）。所提出的装置是有效地可调节的，以改变skyrmions的数量。这些结果可能会导致基于skyrmion的神经形态和非传统计算设备的发展。
2021-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Gate-controlled skyrmion and domain wall chirality
磁skyrmion是本地化的手征自旋纹理，它提供了很大的希望，存储和处理信息在纳米尺度。在不对称交换相互作用的存在下，它们的手性，这决定了它们的动力学，通常被认为是在样品沉积过程中的内在参数集。在这项工作中，我们实验证明，栅极电压可以控制这个关键参数。我们探测的手征的skyrmions和手征畴壁通过观察其电流诱导运动的方向，并表明，栅极电压可以扭转it. This本地和动力学反转的手征是由于一个符号反转的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，我们归因于在栅极电压下的氧离子迁移。微磁学模拟表明，手性反转是一个连续的变换，其中skyrmion是守恒的。这种利用2 - 3 V栅极电压对手性的控制可用于基于skyrmion的逻辑器件，产生新的功能。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Amorphous Ferrimagnets: an Ideal Host for Ultra-Small Skyrmions at Room Temperature
近年来，磁性skyrmion已成为磁性材料研究中的一个活跃的基础研究和应用课题。磁skyrmions是具有拓扑保护的涡旋状自旋激发，因此与磁畴壁相比对钉扎更鲁棒。我们采用原子模拟，以创造室温超小尼尔skyrmions在非晶亚铁磁体。超小亚铁磁skyrmion的快速传播和低耗散动力学使它们成为基于自旋的存储器和逻辑器件中畴壁的替代品。
2019-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lorentz TEM investigation of chiral spin textures and Néel Skyrmions in asymmetric [Pt/(Co/Ni)$_M$/Ir]$_N$ multi-layer thin films
利用菲涅耳模洛伦兹透射电子显微镜（LTEM）研究了对称[Co/Ni] $_M$和非对称[Pt/（Co/Ni）$_M$ /Ir] $_N$多层膜中的磁畴图案。在对称的多层，其中的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用预计为零，我们观察到纯粹的布洛赫型畴壁没有首选的手征。在非对称多层膜中，存在显著的界面缺陷，我们观察到具有手性Néel畴壁的畴图案，其随着垂直场的应用而演变成亚100 nm孤立的Néel Skyrmions。层的厚度和薄膜叠层的界面上的磁性的影响进行了讨论的背景下，开发一个可调的多层系统，为未来的自旋电子应用。
2018-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Walker breakdown with a twist: Dynamics of multilayer domain walls and skyrmions driven by spin-orbit torque
通过三维微磁学模拟和解析建模，研究了垂直磁化铁磁多层膜中扭曲畴壁和Skyrmions的电流感生动力学。结果表明，这种系统一般表现出沃克击穿的现象，在电流诱导的阻尼类自旋轨道力矩的存在下。在临界电流阈值以上，对应于几十m/s量级的典型速度，某些层中的畴壁开始以千兆赫范围内的频率进动，这导致振荡运动和迁移率的显著下降。这种现象起源于复杂的杂散场相互作用，并发生在广泛的多层材料和结构，包括至少三个铁磁层和有限的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。一个分析模型来描述的进动动力学与表面体积杂散场相互作用的多层膜，产生定性协议与微磁模拟。
2019-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of nonlinear anisotropic damping in the magnetization dynamics of topological solitons
非线性各向异性阻尼的后果，驱动薄铁磁金属中存在的Rashba自旋轨道耦合，检查拓扑磁孤子，如畴壁，涡旋和skyrmions的动力学。阻尼被发现影响布洛赫和Néel墙不同的稳定状态制度下沃克崩溃，并导致单调增加的壁速度以上的过渡为大值的Rashba系数。对于涡旋和skyrmions，广义的阻尼张量内的Thiele形式主义。据发现，手征成分的阻尼影响涡和刺猬般的skyrmions以不同的方式，但占主导地位的效果是在粘性阻尼的整体增加。
2015-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic skyrmion diffusion controlled by field-induced symmetry breaking
颗粒的扩散具有广泛的影响，从基于颗粒的软物质系统到具有特定电子性质的固态系统。最近，在磁学领域，磁skyrmion，拓扑稳定的准粒子的扩散，已被证明。在这里，我们表明，通过施加一个平面内磁场，从而打破了系统的对称性，的skyrmion扩散成为各向异性与更快的扩散平行的场轴和更慢的扩散垂直于它。我们还表明，所施加的字段的绝对值控制的绝对值的扩散系数，使之可以从而唯一地调整两个方向的扩散和它的实力基于随机Thiele方程，我们可以解释所观察到的各向异性扩散的结果的椭圆变形的Skyrmions的应用面内场。
2020-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Skyrmions in Magnetic Multilayer Thin Films are Half-Integer Hopfions
该研究证明多层磁性薄膜中的混合斯格明子可描述为半整数霍普夫子，其三维畴壁螺旋性扭转形成霍普夫纤维化纽结结构，从而解释了其在环境条件下的优异稳定性，并建立了表面畴壁螺旋性与拓扑荷之间的直接联系。
2024-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Design of Skyrmion Bags with Tunable Topology in Symmetry-Broken 2D Lattices
School of Physics, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University（山东大学物理学院晶体材料国家重点实验室）
本研究提出了一种在对称破缺二维晶格中设计可调拓扑结构Skyrmion袋的新原理，并通过计算验证了其在无磁场条件下的存在及热稳定性。
2026-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Bloch-type magnetic skyrmions in two-dimensional lattice
本研究通过第一性原理计算和Monte-Carlo模拟，发现单层MnInP2Te6在无磁场下存在受D3对称性保护的Bloch型磁斯格明子，并绘制了其在多物理场下的相图，丰富了二维拓扑磁性研究。
2023-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Non-collinear magnetism contra frustration: Magnetic order and anisotropy in hexagonal MnPtGa
Max-Planck-Institute for Chemical Physics of Solids（德国德累斯顿固体化学物理马克斯·普朗克研究所）
研究通过第一性原理计算揭示了六方MnPtGa中非共线磁序的可能状态及磁各向异性，发现不同磁序间能量差异与热能相当，提示外部磁场可能诱导特定磁态如Skyrmion或自旋玻璃转变。
2025-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Topological magnetism in diluted artificial adatom lattices
该研究提出一种自下而上的方法，在Nb(110)表面的稀释吸附原子晶格中创建拓扑磁性织构，通过微调吸附原子间距可出现此前无法获得的磁相，为研究拓扑磁性与超导性的相互作用提供了新平台。
2024-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion stabilization at the domain morphology transition in ferromagnet/heavy metal heterostructures with low exchange stiffness
我们报道了在室温下在几种Pt/Co基薄膜异质结构中的微米级磁skyrmions的实验观察，这些异质结构被设计成具有低交换刚度、垂直磁各向异性和适度的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（iiiT）。我们发现，无论是实验和微磁学和分析建模，低交换刚度和适度的iFLOW的组合行动消除了充满活力的惩罚与形成畴壁的薄膜异质结构。当畴壁能量密度接近负值时，锐钛矿畴形态从均匀状态转变为锐钛矿条纹相。在Pt/Co、Pt/Co/Ni和Pt/Co/Ni/Re结构中，通过将Co厚度减小到居里温度极限（<0.3nm）来实现低交换刚度（由居里温度降低到400 K以下表示）。当Ni层与Cu合金化时，在较厚的Pt/Co/NixCu 1-x结构中发生类似的效果。在畴形态的这种转变处，当施加小的（< 1 mT）垂直磁场时，skyrmion相稳定，并且观察到包括skyrmion霍尔效应的电流诱导的skyrmion运动。观察到的温度和厚度引起的形态相变是类似的充分研究的自旋重取向转变发生在的限制，但我们发现，基本的能量平衡的存在下，一个irons的修改。
2021-08-24 cond-mat.mtrl-sci
The skyrmion switch: turning magnetic skyrmion bubbles on and off with an electric field
纳米磁性Skyrmions被认为是未来自旋电子学存储和逻辑器件的潜在信息载体。这样的应用将需要控制它们的局部产生和消灭，这涉及到迄今为止要么消耗能量要么难以集成的解决方案。在这里，我们展示了使用电场门控，一个容易集成和潜在的能量有效的解决方案的skyrmion气泡的成核和湮灭的控制。我们提出了一个详细的稳定图的skyrmion气泡在Pt/Co/氧化物三层，并表明，它们的稳定性可以通过施加电场控制。分析气泡模型，与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用嵌入在畴壁能量，占观察到的电skyrmion开关效应。这使我们能够揭开起源的电控制的skyrmion稳定性，并表明，磁偶极相互作用和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用中发挥重要作用的skyrmion气泡稳定。
2017-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction and room temperature skyrmions in W/CoFeB/MgO thin films and microwires
最近的研究表明，缺乏结构反转对称性和具有高自旋轨道耦合的材料结构可以表现出手性磁织构和skyrmions，这可能是下一代存储设备的关键组成部分。Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya Interaction）是一种反对称的交换相互作用，有利于相邻自旋的非共线取向。已经表明，具有高介电常数的材料系统可以通过自旋轨道力矩导致非常有效的畴壁和skyrmion运动。为了设计这样的装置，重要的是量化给定材料系统的介电常数。在这里，我们提取的重金属（HM）/铁磁体（FM）接口处的重金属，使用两个互补的测量方案，即不对称畴壁运动和磁条湮灭。通过使用两种不同的测量方案，我们发现对于W（5 nm）/Co20 Fe 60 B20（0.6nm）/MgO（2nm），λ分别为0.68 +/-0.05mJ/m2和0.73 +/-0.5mJ/m2。此外，我们表明，这种稳定的skyrmions在室温下，并有一个很强的依赖性的CoFeB合金的相对组成上的稳定的skyrmions。最后，我们使用不同的生长条件优化的层和界面，并证明，更高的沉积速率导致更均匀的膜，减少钉扎和skyrmions，可以操纵的自旋轨道扭矩。
2017-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Hybrid Magnetic Skyrmion Bubbles in Fe3Sn2 Nanodisks
本文利用洛伦兹透射电镜在Fe3Sn2纳米盘中首次实验观测到由Q=-1的Néel扭曲斯格明子泡和Q=0的II型泡组成的三维III型混合泡，并通过倾斜磁场实现了三种泡的受控拓扑转变，微磁学模拟验证了实验结果，推进了三维磁性研究。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Coupling multi-space topologies in 2D ferromagnetic lattice
本研究探究二维铁磁晶格中实空间拓扑磁性与动量空间量子反常霍尔态的耦合现象，揭示其产生局域手性束缚态的机制，并在单层Cr2NSb中验证该效应，为多空间拓扑研究提供新方向。
2024-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Tunable topological magnetism in superlattices of nonmagnetic B20 systems
本文通过电子结构计算与大规模原子自旋动力学模拟，预测FeSi/CoSi和FeSi/FeGe超晶格中可稳定多种可调拓扑磁织构。
2023-09-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Controlling the helicity of magnetic skyrmions by electrical field in frustrated magnets
在中心对称结构中由挫折产生的skyrmions拥有额外的内部自由度：涡度和螺旋度，从而产生独特的性质和潜在的功能，这是不共享的skyrmions源于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在非中心对称结构。目前的工作表明，磁驱动的电极化的强度进行skyrmions提供了一个直接的处理调谐螺旋度。特别是对于面内磁化的Skyrmions，通过外加电场，无论是Skyrmions还是反Skyrmions，螺旋度都可以连续旋转并精确拾取。面内单轴各向异性有利于这种操纵。
2020-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Computing and Memory Technologies based on Magnetic Skyrmions
孤波磁激发，如畴壁，特别是skyrmionics，使紧凑，高密度，超快，全电子，低能量设备的可能性，这是skyrmionics新兴领域的基础。Skyrmion自旋的拓扑缠绕影响它们的整体寿命，能量和动力学行为。在这篇综述中，我们讨论skyrmionics在当今的固态存储器景观的背景下，并显示它们的大小，稳定性和流动性可以通过材料工程控制，以及它们如何可以成核和检测。铁磁体在其补偿点附近是这种应用的重要候选者，导致对非晶CoGd的详细探索以及对新兴材料如Mn $_4$ N和Inverse Heusler合金的研究。除了材料特性外，几何参数如薄膜厚度、缺陷密度和缺口可用于调整skyrmion特性，如它们的尺寸和稳定性。然而，拓扑结构可以是一把双刃剑，特别是对于孤立的亚稳skyrmions，因为它带来了稳定性的额外阻尼和偏转马格努斯力相比，域壁的成本。Skyrmion变形响应力也使他们本质上慢于畴壁。我们探讨潜在的模拟应用skyrmions，包括在低密度的时间记忆，和decorrelator的随机计算在一个更高的密度，利用它们的相互作用。我们总结了实现skyrmionics技术的主要挑战，包括保持非常高的精度，电读出，特别是对于小亚铁磁skyrmion，确定性成核和湮灭，以及整体集成与相关的电路开销的数字电路的位置稳定性。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impacts of the half-skyrmion spin topology, spin-orbit torque, and dynamic symmetry breaking on the growth of magnetic stripe domains
该研究通过实验与解析建模，揭示了自旋轨道矩诱导的磁条纹畴横向生长的新机制，发现畴壁磁矩动态重构而非半斯格明子拓扑是类斯格明子霍尔效应运动的成因，阐明了自旋轨道矩对畴生长方向的调控作用。
2023-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field control of moiré skyrmion phases in twisted multiferroic NiI$_2$ bilayers
本文以扭曲多铁性NiI₂双层膜为研究对象，通过建立包含均匀螺旋相、kπ-斯格明子晶格等的相图，揭示其电可调拓扑莫尔磁性，利用磁电耦合实现电场调控斯格明子相，为斯格明子电子学提供可调平台。
2024-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic skyrmion bubbles in ultra-thin epitaxial Au$_{0.67}$Pt$_{0.33}$/Co/W films
我们研究了超薄外延Au $_{0.67}$ Pt $_{0.33}$ /Co/W体系的磁性对称性和由此产生的磁性织构。作为一个独特的功能，C $_\mathrm{2v}$晶体的对称性引起的Co/W界面在钴层中的额外的单轴面内磁各向异性。具有磁灵敏度的光电子发射显微镜揭示了自组织磁条畴的形成，其取向平行于硬面内磁化轴。我们将这种行为归因于沿该轴取向时较低的畴壁能量，其中，双晶和面内磁各向异性都有利于Néel畴壁配置。各向异性的畴壁能量也导致在弱的面外磁场中形成椭圆形Skyrmion泡。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sensing Noncollinear Magnetism at the Atomic Scale Combining Magnetic Exchange and Spin-Polarized Imaging
在原子尺度的磁体中存储和访问信息需要具有单原子分辨率的磁成像技术。在这里，我们展示了同步检测的自旋极化和交换力，有或没有电流的流动，与一种新的方法，它结合了扫描隧道显微镜和非接触式原子力显微镜。为了证明这种新方法的应用，我们表征了在Fe/Ir（111）单层上形成的原型纳米skyrmion晶格。我们采用磁交换力显微镜解决了正方形磁晶格，首次证明了它对非共线磁结构的适用性。利用距离相关的力和电流光谱，我们量化的交换力相比，自旋极化。对于强自旋极化的提示，我们区分不同的符号的交换力，我们建议产生的探针和skyrmion之间的交换机制的变化。这种新方法可以实现非微扰读出与通过原子尺度磁体的电流驱动反转写入相结合。
2017-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrasensitive Sub-monolayer Palladium Induced Chirality Switching and Topological Evolution of Skyrmions
手性自旋纹理从根本上是有趣的，与许褚的应用。稳定的手性通常通过在不对称多层膜中引入Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）来实现，其中每层的厚度至少是几个单层。在这里，我们报告了一个超灵敏的手征开关（Ni/Co）n多层诱导盖帽只有0.22单层的Pd。使用自旋极化低能量电子显微镜，我们监测域壁从左手到右手尼尔墙的逐渐演变，并量化的Pd帽层引起的氧化。我们还观察到的手征演变的skyrmion在开关，没有显着的拓扑保护被发现作为skyrmion绕组数的变化。这对应于在Skyrmion手征切换期间< 1阿焦耳的最小能量成本。我们的结果显示了详细的手征性的演变过程中的Skyrmions的符号开关，这是相关的实际应用的Skyrmionic器件。
2022-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-Controlled Skyrmionic Diode
为了解决传统的基于电荷的技术目前所遇到的许多挑战和瓶颈，正在积极探索各种替代方案，以在超过摩尔时代提供设备小型化和缩放的潜在解决方案。在这些替代方案中，自旋电子学物理和器件最近通过利用电子自旋的附加程度而吸引了迅速增长的兴趣。例如，已经通过操纵畴壁运动实现了磁畴壁赛道存储器和逻辑器件。与基于畴壁的器件相比，磁skyrmions具有超小尺寸（通常直径为5-100 nm）、容易的电流驱动运动、拓扑稳定性和独特的涌现电动力学等优点，有望在下一代电子学中应用于超过摩尔的领域。在这项工作中，磁meron二极管，这表现得像一个PN结二极管，是第一次证明，通过剪裁电流控制的单向运动的边缘meron（即，分数skyrmions）在纳米轨道与界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。的梅龙二极管的工作原理，理论上预期从蒂勒方程的拓扑磁性物体，进一步验证了微磁模拟。目前的研究揭示了磁性物体的拓扑无关的输运性质，并有望打开前景的集成复合电路，统一的数据存储和处理，基于一个单一的磁性芯片，作为一个构建块，可以使用meron二极管，开发复杂的逻辑组件，或作为一个信号控制器，互连skyrmion，畴壁，甚至自旋波器件。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation by SANS and PNR of pure Néel-type domain wall profiles and skyrmion suppression below room temperature in magnetic [Pt/CoFeB/Ru]$_{10}$ multilayers
本研究利用PNR和SANS技术研究[Pt/CoFeB/Ru]₁₀多层膜的磁织构，证实室温下存在纯奈尔型磁缠绕，发现250K以下斯格明子因有效磁各向异性升高被抑制，为斯格明子自旋电子器件研发提供微观依据。
2024-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity driven magnetism at domain walls in LaAlO$_3$/PbTiO$_3$ superlattices
除了在某些多铁性材料中，电荷偶极矩和自旋矩很少在单相体材料中共存。尽管在过去的十年里取得了很大的进展，但大多数多铁性材料的磁电性能仍然很差，这是由于电荷偶极子和自旋矩之间的内在排斥。作为一种替代方法，氧化物异质结构可以避开块体材料的本征限制，并提供更有吸引力的潜力来实现磁电功能。本文对LaAlO $_3$ /PbTiO $_3$超晶格进行了第一性原理研究。虽然这两种组分都不是磁性的，但磁矩出现在这些超晶格中的PbTiO $_3$的铁电畴壁处。这种铁电畴和局域磁矩之间的扭曲，不仅表现出一种有趣的多铁性，而且可能有助于纳米异质结构中磁性的电控制。
2015-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
