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
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
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
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 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
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
Orbital angular momentum and current-induced motion of a Skyrmion-textured domain wall in a ferromagnetic nanotube
通过建立畴壁的轨道角动量和电流感生力矩的理论，从理论上研究了铁磁纳米管中畴壁的电流感生动力学.具体地说，具有非平凡磁化沿圆周缠绕的畴壁具有有限的轨道角动量，它与其Skyrmion电荷和位置的乘积成正比，电流产生的力矩改变了畴壁的轨道角动量，从而驱动畴壁。电流引起的力矩被解释为电子向畴壁的轨道角动量转移，这是由于Skyrmion电荷产生的出射磁场引起的。我们的研究结果揭示了一个迄今未被承认的磁孤子的轨道自由度的效用。
2021-02-16 cond-mat.mes-hall
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
Micromagnetic understanding of the skyrmion Hall angle current dependence in perpendicular magnetized ferromagnets
对Skyrmion动力学性质的理解是实现具有竞争力的超越CMOS的Skyrmion技术的一个基本方面。大多数的理论方法是基于刚性skyrmion的近似。然而，热涨落可以通过激发热模来驱动skyrmion尺寸的连续变化。在这里，通过利用希尔伯特-黄变换，我们证明，至少有两个热模式可以激发这是非平稳的时间。此外，刚性Skyrmion近似的一个限制是，该假设不允许正确地描述最近的实验证据的Skyrmion霍尔角依赖于驱动力的幅度，这是成比例的注入电流。在这项工作中，我们表明，在一个理想的样品中，类场和阻尼类扭矩的组合效应的呼吸skyrmion确实可以引起这样的电流依赖skyrmion霍尔角。虽然在这里，我们设计和控制的呼吸模式的skyrmion，我们的结果可以链接到实验，考虑到热波动和/或无序可以激发呼吸模式。我们还提出了一个实验来验证我们的研究结果。
2018-08-04 cond-mat.mes-hall
Soliton motion induced along ferromagnetic skyrmion chains in chiral thin nanotracks
本文通过原子尺度磁模拟研究含间隙斯格明子的钉扎链中孤子运动，发现其在宽驱动范围内可稳定运动且无斯格明子霍尔效应，并揭示了不同驱动下的相变特征及钉扎强度的影响，为技术应用提供依据。
2023-08-04 cond-mat.mes-hall
Stability and dynamics of in-plane skyrmions in collinear ferromagnets
我们研究了共线铁磁异质结中面内skyrmions的产生和动力学。我们提出了一个最小的能量模型，这类磁纹理，确定与它兼容的晶体对称性，并提出材料的候选人，仅基于对称性，这些拓扑孤子的观察。我们计算精确的解决方案，在临界耦合的偶极相互作用的情况下，后者定义的关系$H = K$和$D = \sqrt{AK}$的外部磁场的强度和Dzyaloshinskii耦合常数，分别与$K$和$A$的各向异性常数和交换刚度的材料的平面skyrmions的能量模型。通过微磁学模拟，我们证明了面内skyrmion生产的可能性，通过i）畴壁的运动，通过几何收缩和ii）脱落的磁性杂质驱动的自旋转移扭矩。平面内skyrmion动力学自旋轨道力矩触发的解析和数值研究。我们的研究结果指向的可能性，设计赛道的面内skyrmions，其速度可以通过调整充电电流和均匀的背景磁化之间的角度进行调整，特别是，速度是最大的电流平行于易磁化轴，并成为零电流横向。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall
Direct Observation of Attractive Skyrmions and Skyrmion Clusters in the Cubic Helimagnet Cu$_2$OSeO$_3$
本文报道了在非中心对称铁磁体中发现的具有吸引力的磁性skyrmions及其团簇。这些三维孤子已经被预测存在于手性铁磁体的锥相中（J. Phys：Condens. Matter 28（2016）35 LT 01），并且与磁饱和状态下发生的更常见的排斥轴对称skyrmions有根本的不同。我们提出的实空间图像薄（~70 nm）单晶样品的铜$_2$ OSeO $_3$采取使用透射电子显微镜和发展的唯象理论描述这种类型的skyrmion。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall
A model for individual quantal nano-skyrmions
提出了一种描述铁磁环境中离散定域Skyrmion奇异性的量子模型。它允许讨论的重要性，各种参数的外观量子skyrmion奇点。对skyrmion的分析揭示了一些特定的量子性质：存在一系列的skyrmion态，局部自旋的非经典性质，叠加态的存在以及由于奇点中心自旋的量子化而存在的额外skyrmion态。的电子，隧穿或基板，与skyrmion的相互作用也被描述允许在起源的skyrmion的稳定性，以及区分铁磁和skyrmion相在非弹性电子隧穿光谱（IETS）实验的可能性，基于skyrmion量子特性的一个新的观点。
2019-04-08 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
Paths to collapse for isolated skyrmions in few-monolayer ferromagnetic films
磁性Skyrmions是具有手性Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，简称DZ-M）的材料中的拓扑自旋构型，其对于存储或处理信息具有潜在的用途。到目前为止，已经发现，在一些散装材料，但也可以在原子薄的磁性薄膜与表面接触，大自旋轨道相互作用诱导。最近的实验报告说，孤立的磁性skyrmions可以稳定，甚至在室温附近的几个原子厚的磁性层夹在材料之间，提供不对称的自旋轨道耦合。在这里，我们提出了三种不同的机制的skyrmion崩溃的最小能量路径分析，从头算输入和进行原子自旋模拟的基础上。我们专注于稳定的skyrmion在三个原子层的Co，无论是外延的Pt（111）表面上，或在一个混合多层膜，其中cnondrivially变化，由于不同的cnondrivially之间的竞争，从两侧的Co膜的破坏。在横向有限的系统中，其约束的几何形状导致不良的热稳定性的skyrmion走向崩溃的边界处，我们表明，通过设计的高的扩展膜内的结构与较低或没有的热稳定性解决。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall
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
Skyrmion zoo in graphene at charge neutrality in a strong magnetic field
由于石墨烯中近似的自旋谷对称性，石墨烯中处于电荷中性的电子的基态是特定的SU（4）量子霍尔铁磁体，以使它们的交换能最小化。如果只考虑库仑相互作用，这种铁磁体可以诉诸自旋自由度或等效的谷赝自旋自由度。这种选择的自由受到次级能量标度的限制，次级能量标度明确地打破了SU（4）对称性，其中最简单的是塞曼效应，它使自旋定向在磁场的方向上。此外，也有谷对称性破缺项，可以从短程相互作用或电子-声子耦合产生。在这里，我们建立在Kharitonov [Phys. Rev. B \textbf{85}，155439（2012）]获得的相图上，以识别与这些类型的量子霍尔铁磁体兼容的不同skyrmion。与铁磁体类似，处于电荷中性的skyrmion由中心的$\text{Gr}(2,4)$格拉斯曼描述，这使我们能够构造skyrmion旋量。不同的skyrmion类型，然后通过最小化它们的能量内的变分方法，相对于其余的自由参数，不固定的要求，skyrmion在大的距离，从他们的中心必须是兼容的铁磁背景。我们发现，不同的skyrmion类型有一个明确的签名，在本地，亚晶格分辨，自旋磁化，这是在原则上可访问的扫描隧道显微镜和光谱。
2020-10-26 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
Manipulation of Magnetic Skyrmions by Superconducting Vortices in Ferromagnet-Superconductor Heterostructures
混合铁磁薄膜中的磁skyrmions动力学具有新颖的物理现象，并具有良好的技术应用前景。在这项工作中，我们讨论的行为时，磁skyrmions耦合到超导涡旋的铁磁超导异质结构。我们使用数值模拟和分析参数来揭示更广泛的可能性操纵的混合系统中的skyrmion涡动态相关性，这是不可能的，在其单独的成分。我们探索特定的动态相的阈值，并量化的相图作为相关的材料参数，施加的电流和感应转矩的函数。最后，我们证明了广泛和精确的可调性的斯基尔米恩霍尔角的存在下的涡流，相对于电流施加到任一或两个超导体和铁磁体内的异质结构。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inertia and chiral edge modes of a skyrmion magnetic bubble
薄膜铁磁体中涡旋的动力学类似于均匀磁场中带电无质量粒子的运动。类似的动力学预计其他磁纹理与非零skyrmion数。然而，最近的数值模拟显示，skyrmion磁泡显示出显着偏离这个模型。我们证明了Skyrmion气泡具有惯性，并从薄膜铁磁体的标准理论推导出其质量。除了质心运动之外，其他低能模式是气泡边缘以不同速度沿相反方向行进的波。
2012-08-22 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
Skyrmionic magnetization configurations at chiral magnet/ferromagnet heterostructures
我们考虑在手征磁体（CM）/铁磁体（FM）异质结构的磁化配置。在CM中，由于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，磁skyrmions和自旋螺旋出现，然后渗透到相邻的FM中。然而，由于非均匀磁化结构在FM中在能量上是不利的，因此穿透的磁化结构被变形，从而导致奇异的三维配置，诸如skyrmion锥、侧向skyrmion以及扭曲的螺旋和skyrmion。我们在变分法的框架内讨论了CM/FM和CM/FM/CM混合结构中可能的磁化组态的稳定性，发现基态中出现了各种不同的磁化组态，其中一些引起了非平凡的突现磁场.
2015-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Creation of Skyrmions in Ferromagnetic Films with Perpendicular Anisotropy and Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
该研究通过蒙特卡罗模拟理论分析了特定铁磁薄膜中斯格明子的热产生，发现高温助力其形成且降温可冻结为规则晶格，还揭示了其拓扑性质及窄磁场下能量低于迷宫磁畴的特性。
2019-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Skyrmions in quantum Hall ferromagnets as spin-waves bound to unbalanced magnetic flux quanta
从集体（中性）自旋模被裸准粒子的散射理论出发，导出了量子霍尔铁磁体中（婴儿）skyrmion的微观描述。我们首先将均匀铁磁体中自旋波的低激发态谱映射到自由运动自旋激子的激发态谱上，然后研究它们在电荷缺陷下的散射。在存在这种扰动的情况下，局部自旋刚度在空间中变化，我们将其转化为希尔伯特空间中支持激子的不变性度量。然后，需要一个吸引势来保持全局自旋旋转下的对称性，并且它捕获带电缺陷周围的激子。准粒子现在带有自旋纹理。纹理包含一个以上的激子内的平均场论，激子之间的相互作用被考虑到通过一个新的重整化的度量。激子的数量实际上绑定取决于塞曼耦合，发挥相同的作用作为化学势。对于小的塞曼能量，缺陷结合许多激子冷凝。由于束缚激子有一个角动量单位，由因电荷缺陷而失去平衡的磁通量量子提供，由此产生的织构是电荷1的拓扑激发。它的能量是由该拓扑扇区中的基态的非线性西格玛模型给出的，即纹理是skyrmion。
1998-03-27 cond-mat.mes-hall
Self-Consistent Field Theory studies of the thermodynamics and quantum spin dynamics of magnetic Skyrmions
引入自洽场论，研究了含磁性Skyrmion的$S = 1$量子自旋系统的热力学和自旋动力学.计算了Skyrmion分布和相图的温度依赖性。结果表明，Skyrmion进行相变的铁磁相的第一阶随着温度的升高，而周围的铁磁体的磁化强度经历了相变的第二阶时，改变到顺磁相。通过求解含时的薛定谔方程，对电场驱动的Skyrmion湮灭过程进行了量子力学描述。结果进行了比较的轨迹的半经典描述的自旋期望值，使用类似于经典的Landau-Lifshitz-Gilbert方程的微分方程。
2016-10-21 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
Composite Topological Excitations in Ferromagnet-Superconductor Heterostructures
本文研究了由铁磁层和超导层耦合而成的混合系统中一种新型复合拓扑激发--斯基尔米恩-涡旋对（SVP）的形成。超导体中的自旋-轨道相互作用介导了涡旋和skyrmion之间的磁电耦合，其符号（吸引或排斥）取决于组分的拓扑指数。我们确定的条件下，形成一个绑定的SVP，并通过分析估计和数值模拟的有效结合势的范围和深度的特征。此外，我们开发了一个半经典的描述的耦合skyrmion涡旋动力学和讨论如何SVPs可以通过施加自旋电流控制。
2016-07-09 cond-mat.mes-hall
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
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
Interactions of composite magnetic skyrmion-superconducting vortex pairs in ferromagnetic superconductors
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Edge Hill University（边缘山大学）；Keio University（庆应义塾大学）
研究铁磁超导体中Skyrmion-涡旋对的相互作用，揭示其在不同区域的束缚态行为及聚类现象，为控制混合拓扑物质提供理论支持。
2026-01-14 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
Evolution of Skyrmion Crystals in Fe$_{0.5}$Co$_{0.5}$Si-Like Quasi-Two-Dimensional Ferromagnets Driven by External Magnetic Field and Temperature
磁Skyrmion由于其奇异的物理性质、科学价值和在现代技术中的潜在应用，近年来引起了人们极大的研究兴趣。本文采用量子计算方法研究了Fe $_{0.5}$ Co $_{0.5}$ Si类准二维铁磁系统中Dzyaloshinsky-Moriya和Heisenberg交换作用共存时的自旋组态.研究发现，在垂直于薄膜平面的弱磁场中，可以诱导出六方密排的Skyrmion晶体（SkX），自旋组态随外加磁场和温度的变化而变化。这个量子模型，如果缩放，是能够定性地再现的实验结果与长周期的SkX，特别是，当skyrmion尺寸是在几个纳米的直径，预计将比经典的更准确。
2020-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-wave focusing induced skyrmion generation
提出了一种在手征铁磁体中利用自旋波聚焦产生磁skyrmions的新方法，即利用两个具有不同垂直磁各向异性的铁磁薄膜之间的弯曲界面构造透镜来聚焦自旋波.根据磁振子光程相等的原理，导出了随磁振子折射率变化的透镜外形，它可以是椭圆形，也可以是双曲线形。微磁模拟进行验证的理论设计。发现在适当条件下，自旋波强度显著增强的透镜焦点附近出现磁skyrmion。详细的研究表明，磁滴首先形成，然后转化为skyrmion伴随着拓扑电荷的变化。得到了产生Skyrmion的激发场的振幅和持续时间的相图。我们的研究结果将有助于设计新型自旋电子器件结合skyrmionics和magnonics的优点。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall
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
Improved Composite-Boson Theory of Monolayer and Bilayer Quantum Hall Ferromagnets
针对单层和双层系统提出了改进的量子霍尔铁磁体复合玻色子理论。在这个方案中，场算符仅仅描述了代表偏离基态的物理自由度。Skyrmions是局限于最低朗道能级的带电激发。通过计算层间相干相中一个skyrmion的激发能，发现层间密度差越大，双层QH态越稳定。
1998-10-01 cond-mat.mes-hall
Solitary Waves of Planar Ferromagnets and the Breakdown of the Spin-Polarized Quantum Hall Effect
确定了平面铁磁体中均匀传播孤立波的一个分支。作为守恒动量的函数，确定了各向同性铁磁体的孤立波的能量色散和结构。随着动量的增加，它们的结构经历了从类似于自旋波液滴的形式到Skyrmion/anti-Skyrmion对的转变。这些孤立波的形成的不稳定性被证明提供了一个机制的电场诱导击穿的自旋极化量子霍尔效应。
1998-01-15 cond-mat.mes-hall
Planar Interfaces for Transmission of Chiral Spin Textures
Theoretical Division, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室理论部）；Center for Memory and Recording Research, University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校记忆与记录研究中心）
本文通过微磁模拟和解析判据，研究斯格明子在不同平面磁性界面的传输特性，明确同序与混合序界面的传输规律，指出平面界面可作为主动传输元件，为异质斯格明子轨道提供设计依据。
2026-08-04 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
