Dynamics of Skyrmion Crystals in Metallic Thin Films
研究了铁磁金属薄膜中Skyrmion晶体（SkX）的集体动力学。我们发现，晶体的电流驱动运动减少了拓扑霍尔效应和Skyrmion轨迹弯曲远离电流的方向（Skyrmion霍尔效应）。我们发现了一种新的耗散机制在非共线自旋纹理，可以导致一个更快的自旋弛豫比吉尔伯特阻尼，计算的声子在SkX的色散，并讨论杂质钉扎的Skyrmions的影响。
2011-09-16 cond-mat.mes-hall
Directional Spin-wave Propagation in the Skyrmion Chain
Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）有利于像Skyrmion这样的手征自旋结构，导致自旋波的非互易传播。利用微磁学模拟研究了自旋波在含有Skyrmion链的纳米带中的传播。通过局部施加微波，发现当Skyrmions间距足够大时，自旋波可以按不同频率向相反方向分离。而对于紧密排列的skyrmion，skyrmion链与skyrmion链之间存在强相互作用，成为自旋波的通道，自旋波的频率与skyrmion的呼吸频率相近，并表现出定向传播的特性。这项工作为基于skyrmion的自旋波器件开辟了前景。
2019-02-27 cond-mat.mes-hall
Spin-Wave Spectrum in Magnetic Nanodot with Continuous Transition between Vortex, Bloch-type Skyrmion and Néel-type Skyrmion States
我们研究了在不同的非均匀的，拓扑非平凡的磁化状态，特别是涡旋和skyrmion状态的圆形铁磁纳米点的自旋波激发。平面外磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya交换相互作用的强度的逐渐变化导致不同稳定磁配置之间的连续相变，并允许在涡旋、布洛赫型skyrmion和Néel型skyrmion状态中和之间映射动态自旋模式。我们的研究阐明了在各种稳定磁化状态下旋向模、方位角自旋波和呼吸模之间的联系，有助于理解Skyrmion背景下丰富的自旋激发谱。
2016-10-10 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
Spin current pumped by resonant skyrmion
自旋抽运是自旋电子学中一种被广泛认可的产生自旋电流的方法，它被认为是一个与自旋转移矩等效的基本动力学过程。在这项工作中，我们从理论上验证了振荡的自旋电流可以从微波驱动的呼吸skyrmion泵。与铁磁共振相比，skyrmion自旋泵浦可以用相对较低的频率激发，并且电流密度大于普通的铁磁共振自旋泵浦。基于Skyrmion自旋抽运，我们建立了一个高读取速度的跑道存储器模型，其读取速度比SOT（spin-orbit torque）/STT（spin-transfer torque）Skyrmion跑道存储器高一个数量级.我们的工作探索了skyrmion中的自旋泵现象，这可能有助于skyrmion基器件的应用。
2019-09-16 cond-mat.mes-hall
Dynamics of ferrimagnetic skyrmionium driven by spin-orbit torque
磁性Skyrmionium是一种具有纳米尺度和高迁移率的类Skyrmion自旋织构。它是一种拓扑简单但动态稳定的结构，可以作为下一代自旋电子存储和计算设备的非易失性信息载体。在这里，我们研究的动力学skyrmionium驱动的自旋力矩在亚铁磁纳米轨道。结果表明，运动方向由Skyrmionium的内部构型和自旋极化矢量共同决定。此外，由内禀Skyrmion霍尔效应引起的Skyrmionium形变不仅与驱动力的大小有关，而且与净角动量有关。亚铁磁Skyrmionium在角动量补偿点处最稳定，其动力学与反铁磁Skyrmionium非常相似。斯基尔米恩霍尔效应是完全禁止的，其中可以通过测量磁化来观察斯基尔米恩的位置。此外，电流诱导动力学的亚铁磁skyrmionium的铁磁和反铁磁skyrmionium进行了比较。我们还比较了亚铁磁Skyrmionium和Skyrmion的运动。我们的研究结果将为亚铁磁自旋电子学器件的发展开辟一个新的领域。
2021-11-23 cond-mat.mes-hall
Role of an additional interfacial spin-transfer torque for current-driven skyrmion dynamics in chiral magnetic layers
由于自旋霍尔效应，Skyrmions可以被自旋-轨道力矩驱动。在这里，我们的模型超薄多层膜的额外贡献，所产生的自旋积累在重金属/铁磁界面，并观察大范围的skyrmion直径的影响。界面自旋转移力矩和自旋轨道力矩的组合导致skyrmion运动，这有助于解释skyrmion直径小于100 nm时观察到的小skyrmion霍尔角。我们发现，这个额外的长期有一个显着的影响skyrmion动力学，并导致迅速降低skyrmion霍尔角小skyrmion直径，以及skyrmion霍尔角与skyrmion速度依赖几乎独立的表面粗糙度特性。此外，各种无序的能量景观，在表面粗糙度的形式，对skyrmion霍尔角和速度的影响被证明是在很大程度上驱动器依赖。我们的研究结果与实验结果吻合良好，从而得出结论，界面自旋转移力矩应包括在微磁学模拟再现实验结果。
2020-11-13 cond-mat.mes-hall
Spin-wave mediated interactions for Majority Computation using Skyrmions and Spin-torque Nano-oscillators
磁skyrmion的全电子成核、探测和操纵的最新进展，揭示了基于skyrmion的自旋电子器件的巨大潜力。在这里，我们通过微磁模拟表明，稳定的磁振荡的STNO辐射自旋波（SW），可以在附近的skyrmions的存在下散射。由STNO发射的SW和由Skyrmion散射的SW之间的干扰引起了有趣的动力学，导致STNO的磁振荡的放大或衰减。在强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）的存在下，放大的磁振荡演化成新的Skyrmion。这些skyrmions和STNO之间的相互作用被发现是相同的尼尔型和布洛赫型skyrmions，并没有观察到域壁和STNO之间。这些发现提供了一个新的视角，在处理信息使用单skyrmions，我们提出了一个3位的多数门逻辑应用。
2019-05-21 cond-mat.mes-hall
Spin torque nano-oscillators based on antiferromagnetic skyrmions
基于Skyrmion的自旋矩纳米振荡器是潜在的下一代微波信号发生器。然而，基于铁磁skyrmion的自旋扭矩纳米振荡器不能达到高振荡频率。在这项工作中，我们建议使用反铁磁skyrmion的圆周运动，以创建振荡信号，以克服这一障碍。微磁学模拟表明，基于反铁磁skyrmion的自旋力矩纳米振荡器可以产生高频率（几十GHz）。此外，解析地推导出了反铁磁skyrmion在纳米盘中作圆周运动的速度，这与数值模拟的结果吻合得很好。我们的研究结果是有用的反铁磁skyrmion的惯性动力学的理解和未来的skyrmion为基础的自旋扭矩纳米振荡器的发展。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall
Skyrmion elongation, duplication and rotation by spin-transfer torque under spatially varying spin current
数值研究了空间变化的自旋流对Skyrmion的影响。结果表明，不均匀的电流密度诱导的Skyrmion的伸长。可以使用不同强度和持续时间的电流脉冲来控制该伸长。长的电流脉冲导致分裂，形成两个副本的初始skyrmion，而对于短脉冲的细长skyrmion通过在MHz-GHz频率范围内的旋转松弛回到其初始圆形状态。频率取决于阻尼系数的强度。
2021-03-28 cond-mat.mes-hall
Collective modes of CP(3) Skyrmion crystals in quantum Hall ferromagnets
双层量子霍尔系统中的二维电子气即使在层间没有隧穿的情况下，也可以在填充因子nu=1时维持层间相干性。该系统具有低能带电激发，可能携带实自旋或赝自旋织构。远离填充因子nu =1，这些的有限密度存在于2DEG的基态中并形成晶体。取决于各种能量尺度的相对大小，例如隧穿（Delta_SAS）、塞曼耦合（Delta_Z）或电偏压（Delta_b），这些织构晶体状态可以涉及自旋、赝自旋或两者交织。在这篇文章中，我们提出了一个全面的数值研究的集体激发这些织构晶体使用GRPA。对于纯自旋情形，在有限塞曼耦合下，态是具有无隙声子模的Skyrmion晶体，以及由U（1）对称性破缺产生的单独的Goldstone模。在零塞曼耦合下，我们证明了组分Skyrmion分裂，产生的状态是一个具有4个无隙模式的meron晶体。相比之下，在有限隧穿的纯赝自旋Skyrme晶体只有声子模式。当Delta_SAS=0时，态演化为meron晶体，并且除了声子之外还支持额外的无隙U（1）模。对于CP（3）Skyrmion晶体，我们发现在有破缺场的情况下存在U（1）无隙模。此外，在光谱中存在具有非常小的间隙的第二模式。
2007-07-31 cond-mat.mes-hall
All-magnetic control of skyrmions in nanowires by a spin wave
磁性skyrmions是拓扑保护的纳米尺度物体，是新型磁性和自旋电子器件的重要组成部分。在这里，我们研究了磁纳米线中自旋波驱动的skyrmion的动力学。结果表明：（i）skyrmion先加速，然后指数减速;（ii）它可以左右转弯;（iii）当skyrmion数为正（负）时，它总是向左（右）转弯.我们的结果将是自旋波驱动的Skyrmionic器件的基础。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall
Chiral spin structure of electron gas in systems with magnetic skyrmions
理论研究考虑了磁skyrmions在二维电子气（2DEG）中诱导的手征自旋织构。我们计算的电子气自旋密度作为一个线性响应之间的交换相互作用的2DEG和磁化场的磁性skyrmion。出现两种物理上不同的制度。当skyrmion的尺寸大于反费米波矢$k_F^{-1}$时，自旋密度响应遵循skyrmion的磁化曲线。在相反的情况下，一个小的skyrmion的新兴自旋结构的2DEG具有$k_F^{-1}$的特征尺寸和响应变得非本地，它可以被视为手征弗里德尔振荡。在那时候，振荡的新兴自旋结构似乎比skyrmion本身更复杂。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall
Brownian motion of massive skyrmions forced by spin polarized currents
本文报道了电流驱动的大质量磁skyrmions运动的热效应。Skyrmion运动的约化方程具有随机广义Thiele方程的形式。我们提出了一个非刚性的单一skyrmion的磁化织构的线性依赖于速度的anadrim。利用这种分析方法，发现Skyrmion的质量与Skyrmion的内禀参数，如Gilbert阻尼、Skyrmion电荷和耗散力密切相关。我们找到了Skyrmion平均漂移速度和均方速度的精确表达式。小自旋速度的电子的skyrmion的纵向和横向迁移率也被确定，并发现是独立的skyrmion质量。
2014-08-22 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
Skyrmion-deriven topological spin and charge Hall effects in diffusive antiferromagnetic thin films
本文基于玻尔兹曼动力学方程，研究了扩散型反铁磁薄膜中斯格明子诱导的拓扑自旋与电荷霍尔效应，发现自旋积累在远距边缘处有限且电荷霍尔效应受自旋依赖弛豫时间影响，为电学探测反铁磁斯格明子提供了理论依据。
2024-01-04 cond-mat.mes-hall
Effect of inter-layer spin diffusion on skyrmion motion in magnetic multilayers
众所周知，由于自旋-霍尔效应，可以使用自旋-轨道力矩来驱动Skyrmions。在这里，我们显示了额外的贡献，在多层堆栈中产生的垂直自旋电流由于层间扩散的自旋积累在skyrmion。这种额外的界面自旋力矩在形式上类似于面内自旋转移力矩，但在超薄膜中显著增强，并且作用方向与电子流相反。这种扩散的自旋扭矩和自旋轨道扭矩的组合结果在skyrmion运动，这有助于解释观察到的小skyrmion霍尔角，即使与中等的磁化阻尼值。进一步研究了材料缺陷对阈值电流和Skyrmion霍尔角的影响。地形表面粗糙度，小到一个单一的单层变化，被证明是一个重要的影响因素，在超薄膜，从而与实验观察结果吻合良好。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
Spin-Flux Skyrmions: Anomalous Electron Dynamics and Spin-Hall Currents
自旋-流天空之球通过引入非平凡自旋or相位和额外单极分量，解释了传统天空之球无法解释的霍尔电阻异常，并提供了调控横向霍尔响应的新途径。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall
Steering of the Skyrmion Hall Angle By Gate Voltage
磁skyrmion可以通过施加自旋极化电子流来驱动，该自旋极化电子流对构成skyrmion的局部自旋施加自旋转移力矩。然而，纵向动力学的困扰由skyrmion霍尔效应，导致skyrmion获得横向速度分量。我们展示了如何使用自旋-轨道相互作用来控制Skyrmion霍尔角，以及自旋转移和自旋-轨道力矩的相互作用如何导致横向运动的完全抑制。由于自旋-轨道转矩可以通过栅极电压全电子地控制，因此可以在宽跑道上以高速全电子地操纵skyrmion运动，并且可以实现概念上新的写入和选通操作。
2020-04-21 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
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
Collective skyrmion motion under the influence of an additional interfacial spin-transfer torque
在这里，我们研究了一个额外的界面自旋转移扭矩的影响，以及建立良好的自旋轨道扭矩和散装自旋转移扭矩，对skyrmion收集-一组skyrmion足够密集，他们不是孤立的另一个-在重金属/铁磁多层膜，通过比较建模与实验结果。使用一系列的skyrmion直径和景观障碍的skyrmion收集，我们研究的skyrmion霍尔角直径和速度的依赖性，以及作为直径的函数的速度。我们表明，实验结果是在良好的协议与建模时，包括界面自旋转移力矩，并不能单独使用自旋轨道力矩再现。我们还表明，对于Skyrmion集合的速度是近似独立的直径，在孤立的Skyrmion的运动形成鲜明对比，作为一组Skyrmion一起移动的平均群速度。此外，计算的skyrmion速度是在实验中获得的界面自旋转移扭矩时，包括在内，而单独使用的自旋轨道扭矩建模显示与实验数据有很大的差异。因此，我们的研究结果表明，界面的自旋转移扭矩的意义，在磁性多层膜，这是类似的强度的自旋轨道扭矩，都显着大于体自旋转移扭矩。由于良好的协议与实验，我们得出结论，界面自旋转移扭矩应包括在数值模拟正确再现实验结果。
2022-05-30 cond-mat.mes-hall
Spin Wave Driven Skyrmions in a Bipartite Antiferromagnetic Lattice
本研究推导了二维正方反铁磁晶格的经典自旋波形式体系，揭示两类自旋波对斯格明子运动的不同调控机制，证明自旋波可实现斯格明子的可控位移，并提出反铁磁斯格明子赛道等应用方向。
2024-01-31 cond-mat.mes-hall
Torque field and skyrmion movement by spin transfer torque in a quasi-2d interface in presence of strong spin-orbit interaction
我们研究了具有强自旋-轨道相互作用的铁磁体与含有Skyrmion的材料之间界面处的力矩场和Skyrmion运动。我们分析了半导体材料和拓扑绝缘体使用的哈密顿模型，其中包括一个线性项。自旋力矩感应电流被认为是在单带极限流动，因此使用电流的量子模型。Skyrmion运动由于自旋转移力矩证明是更困难的自旋轨道相互作用的情况下，只有界面面内电流存在。然而，窄纳米线中的边缘效应可用于驱动skyrmion运动并对其运动方向施加有限的控制。我们还显示了由于电流在许多和单频带限制的扭矩字段之间的差异和相似之处。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall
Weak Localization in Systems with Chiral Spin Textures and Skyrmion Crystals
发展了含Skyrmions的二维手征自旋织构系统的干涉诱导电导率量子修正理论。研究了电子与自旋织构之间的交换相互作用对电子波弱局域化的影响。自旋退相速率被计算为自旋织构尺寸的函数。反常磁电阻被证明是由自旋织构的大小和磁化强度的空间分布。分析了平均磁化诱导自旋劈裂对弱局域化的影响。研究了Skyrmion晶体的弱反定域磁电阻效应。我们认为，分析的低场磁电阻作为一个独立的工具，手性自旋纹理的实验检测，特别是，skyrmions。
2019-03-06 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 in a chiral magnet driven by periodically varying spin currents
在这项工作中，我们研究了在一个交替的（交流）自旋电流诱导的手征磁铁板的自旋动力学。在交流电流作用下，由于Gilbert阻尼、自旋转移力矩和$ β$ -非绝热力矩效应，在Magnus力和粘性力的作用下，发现了Skyrmion在实空间中的周期性轨道.结果是通过数值求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程得到的，并可用描述Skyrmion核运动的Thiele方程来解释。
2016-12-06 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
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
Spin waves in a skyrmion crystal
本文导出了最近在非中心对称铁磁体中观测到的Skyrmion晶体中的低频自旋波谱。我们把Skyrmion晶体看作三个螺旋的叠加，它们的波矢形成一个等边三角形。低频自旋波是与skyrmions位移相关的Goldstone模。它们的色散由Skyrmion晶体的弹性性质和有效拉格朗日量的动力学项确定，所述有效拉格朗日量包括动能和反映磁化的非平凡拓扑的Berry相位项。贝里相位项的作用类似于一个有效的磁场，将纵向和横向振动混合成一个带隙的回旋模式和一个具有二次色散的扭曲波。
2011-12-13 cond-mat.mes-hall
Circular motion of non-collinear spin textures in Corbino disks: Dynamics of Néel- versus Bloch-type skyrmions and skyrmioniums
本研究通过解析与微磁模拟揭示，在 Corbino 盘中自旋轨道力矩驱动下 Bloch 斯格明子做 MHz 圆周运动而 Néel 型受阻，拓扑平凡的斯格明子离子运动更快且可承受更高电流密度。
2024-06-04 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-number dependence of spin-transfer torque on magnetic bubbles
从理论上研究了作用在磁泡上的自旋转移矩的Skyrmion数依赖性。磁泡的skymrion数可以取任何整数值，这取决于其圆周上的磁性轮廓和磁泡的大小。我们发现，当Skyrmion数的绝对值偏离1时，气泡相对于电荷流的横向运动被大大抑制，而纵向运动则不太敏感。
2016-09-13 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Based Spin-Torque Nano-Oscillator
利用微磁学模拟方法，研究了铁磁圆形纳米点中磁性skyrmion在圆形纳米柱参考层产生的自旋力矩驱动下的自激振荡.我们证明，通过降低单轴各向异性常数（$K_u$）的值，skyrmion的速度可以增加，利用这一性质，skyrmion振子的回转频率可以提高。skyrmion在较高电流密度下的湮灭限制了振荡器的回转频率，而通过修改纳米点边缘处的$K_u$值，我们能够保护skyrmion在较高电流密度下不被湮灭，这又增加了基于skyrmion的振荡器的回转频率。通过对纳米带中Skyrmion运动速度的线性拟合，我们还预测了纳米点中Skyrmion的旋转频率，直观地证明了我们想法的正确性。我们还改变了纳米盘的半径，以观察其对skyrmion的影响。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall
Tailoring the topological details of the magnetic skyrmion by the spin configuration at the edges
在具有强Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手性磁体中可以形成磁skyrmion结构。在这项工作中，我们提出了一种方法，人工剪裁的skyrmion的拓扑细节，如其径向和旋转对称图案的外部磁场的CM板。只要边界磁场足够强以固定边界铁磁性，所获得的skyrmion轮廓随时间是稳定的。自旋的动力学被认为是通过数值求解非平衡Landau-Lifshitz-Gilbert方程。
2016-10-05 cond-mat.mes-hall
Origin of robust interaction of spin waves with a single skyrmion in perpendicularly magnetized nanostripes
我们研究了在垂直磁化的CoFeB纳米带中传播的自旋波（SW）和单个Skyrmion之间的相互作用，其中磁性层与W和MgO交界。微磁数值计算显示，入射SW和skyrmion之间的强大相互作用引起了特定SW频率的相当大的向前skyrmion运动（例如，这里：fsw = 12 - 19 GHz）。另外，发现存在足够低的阈值场幅度，例如，0.1 fsw = 15 GHz SW时的kOe。这种依赖于频率的相互作用起源于SW与Skyrmion的内部模式的鲁棒耦合，通过SW的线性动量传递扭矩作用于Skyrmion。这项工作提供了没有电子流的Skyrmion运动的全磁控制，并有助于进一步理解在狭窄的几何形状的磁振子和拓扑孤子之间的相互作用。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall
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
SU(4) Skyrmions in the $ν=\pm 1$ Quantum Hall State of Graphene
我们探索不同的skyrmion类型的最低朗道水平的石墨烯在填充因子$ν=\pm 1$。除了自旋和谷赝自旋skyrmions的形成，我们表明，另一种类型的自旋谷纠缠skyrmions可以稳定在石墨烯由于一个近似的SU（4）的自旋谷对称性，这是由亚晶格破缺项的影响。这些skyrmion有一个明确的签名，在自旋分辨密度测量的晶格尺度上，我们讨论了不同的skyrmion类型的预期模式。
2016-07-14 cond-mat.mes-hall
Generation of magnetic skyrmion bubbles by inhomogeneous spin Hall currents
最近的实验表明，磁skyrmion气泡可以产生和注入在室温下的薄膜[W。Jiang等人，Science第349卷，283（2015）]。在这里，我们证明，使用微磁建模，这样的skyrmions可以产生由一个不均匀的自旋霍尔扭矩在Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（DMIs）的存在。在实验中的Ta/Co $_{20}$ Fe $_{60}$ B $_{20}$薄膜中，气泡是相当小的;然而，skyrmion气泡是稳定的，或者至少在观测时间尺度上是亚稳定的。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Extra Spin-Wave mode in Quantum Hall systems. Beyond the Skyrmion Limit
我们报告的观察一个新的自旋模式的量子霍尔系统在附近的奇电子填充因子的实验条件下排除Skyrmion激发的可能性。新的模式具有假定为零的能量在奇数填充因子出现在小的偏离奇数填充因子和耦合到自旋激子。额外的自旋模式的存在假设一个非平凡的磁序在朗道能级的部分填充周围的量子霍尔铁磁体，然后Skyrmion晶体。
2010-04-11 cond-mat.mes-hall
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
Topological Hall and Spin Hall Effects in Disordered Skyrmionic Textures
我们进行了全面的拓扑霍尔和拓扑自旋霍尔效应在无序skyrmionic系统的研究：无量纲（自旋）霍尔角的评估跨能量能带结构的多探针Landauer-Büttiker形式主义和他们的链接出现的自旋纹理的真实空间拓扑结构的有效磁场突出。我们讨论了这些结果的最佳skyrmion的大小和各种尺寸的样品，发现绝热近似仍然适用于大skyrmion以及几个原子大小的nanoskyrmion。最后，我们测试了拓扑信号对无序强度的鲁棒性，表明拓扑霍尔效应对动量散射高度敏感。
2016-09-18 cond-mat.mes-hall
Field-tuned spin excitation spectrum of $kπ$-skyrmion
利用基于Landau-Lifshitz-Gilbert方程的微磁学模拟方法，研究了磁性纳米点中$kπ$ skyrmion在$z$ -方向外磁场作用下的自旋波激发模式.我们发现在一定的临界外场作用下，$kπ$ skyrmion会发生向其它类skyrmion结构的跃迁，并模拟了在施加磁场的过程中各个态的自旋波谱。对于Skyrmion，在临界磁场下，激发模式的频率先增加后减小，低频模式分裂。除了已知的两个面内旋转模式和Skyrmion的面外呼吸模式外，随着$k$（$k=2, 3$）的增加，发现了更多的激发模式。激励模式作为磁场的函数而变化，并且不同模式的激励频率根据磁场引起的磁化分布的变化而呈现快速或轻微的变化。我们的研究表明$kπ$ skyrmion具有丰富的自旋波激发，为磁振子应用的理论和实验研究提供了可能。
2019-03-10 cond-mat.mes-hall
Skyrmion quantum spin Hall effect
量子自旋霍尔效应通常被认为需要强的自旋-轨道耦合，从而产生有效的自旋相关磁场。然而，自旋流也可以在没有自旋输运的情况下存在，例如在自旋波或skyrmions中。在本文中，我们表明拓扑skyrmionic自旋织构可以用来实现量子自旋霍尔效应。从有关波函数的单值性的基本参数，我们推断，回路积分的衍生物的哈密顿量必须有一个频谱是$ 2 π$的整数倍。通过将其与自旋流联系起来，我们形成了一个新的量，称为量子化自旋流，它遵循精确的量子化规则。这使我们能够推导出量子自旋霍尔效应，我们用自旋1的玻色-爱因斯坦凝聚体的例子来说明。
2019-05-18 cond-mat.mes-hall
Double bit in-plane magnetic skyrmions on a track
磁skyrmion通常是指在均匀磁化状态的背景下，由均匀排列的面外自旋包围的扭曲自旋织构。磁性skyrmion的不变性在自旋纹理的任何连续变换下保持其拓扑电荷，导致代表磁性skyrmion的纹理对外部扰动的鲁棒性，使其成为理想的使用skyrmion作为。理想的信息载体需要这样的行为。迄今为止，大多数磁skyrmion研究都集中在垂直磁化系统中，其中skyrmion拓扑数由skyrmion的核心和/或外部垂直磁化方向之间的相对取向决定，要么向上/向下，要么向下/向上。在这里，我们表明，也存在一种新的类型的磁skyrmion周围的自旋是均匀对齐的面内方向。通过对面外skyrmion自旋织构的连续变换和弛豫，我们证明了面内skyrmion也是可能的，其中背景磁化在面内方向。与传统的垂直磁化的Skyrmion不同，具有相反符号拓扑电荷的面内磁Skyrmion可以在面内磁化系统中固有地共存。此外，带相反电荷的面内skyrmions可以在电流作用下一起运动，并表现出相反自旋的霍尔效应。这些发现证明了在垂直磁化系统中不可能实现的单根磁线中双比特传输的内在可能性。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall
Handwritten Digit Recognition by Spin Waves in a Skyrmion Reservoir
本研究通过数值模拟证明磁斯格明子晶格可用于储层计算，手写数字识别率超88%，较回声状态网络基线高约10%，且斯格明子制备仅需静磁场，为储层计算器件提供了高潜力方案。
2023-09-13 cond-mat.mes-hall
3D Analytical Model of Skyrmions and Skyrmion-like Structures in a Two-sublattice Antiferromagnet with Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
建立了描述具有单轴磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的双子格反铁磁体中Skyrmion和类Skyrmion磁结构的解析模型.在反铁磁体中，当Skyrmion速度小于自旋波速度时，证明了亚临界情形下Skyrmion尺寸沿运动方向的相对论收缩。在反铁磁体中，类Skyrmion磁结构以大于自旋波速度运动时，发现了类洛伦兹超临界转变。
2019-12-06 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Hall effect and shape deformation of current-driven bilayer skyrmions in synthetic antiferromagnets
本文通过拉格朗日形式与微磁学模拟，揭示了合成反铁磁体中电流驱动双层斯格明子的霍尔效应与椭圆变形规律，并给出基于反铁磁交换矩的直观解释，为斯格明子赛道存储器等应用提供理论依据。
2025-07-21 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Fingerprinting of Bloch- and Néel-type Skyrmions
本文利用扫描热电显微镜探测单个斯格明子的纳米级热电响应，结合热电建模揭示不同自旋纹理的独特指纹，为区分Bloch型和Néel型斯格明子及自旋热电子学应用提供新途径。
2025-09-11 cond-mat.mes-hall
Controllable and Non-Dissipative Inertial Dynamics of Skyrmion in a Bosonic Platform
IM2NP, UMR CNRS 7334, Aix-Marseille Universit\' e , 13013 Marseille, France
本文通过非平衡格林函数方法推导出Skyrmion的非耗散惯性动力学方程，揭示了其超快环形运动机制，并提出通过控制振子频率实现拓扑自旋纹理的超快操控。
2025-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermally assisted Skyrmion drag in a nonuniform electric field
磁Skyrmions是磁化矢量场的拓扑保护激发，特别是由于其高迁移率，在自旋电子学和自旋热电子学中具有很好的应用前景。Skyrmions可以通过自旋极化的电荷流或暴露于磁振子自旋流来操纵。在这里，我们提出了一个进一步的方法，通过施加一个非均匀的电场和均匀的热偏置驱动skyrmions。我们表明，不均匀的电扭矩导致一个有效的skyrmionic阻力，可以热辅助，以提高skyrmion速度。计算和分析仅限于绝缘样品;对于导电材料，还需要考虑不均匀电场对载流子的影响。
2019-02-12 cond-mat.mes-hall
Nonzero Skyrmion Hall Effect in Topologically Trivial Structures
人们普遍认为，Skyrmion霍尔效应，通常破坏设备应用，消失的整体拓扑结构平凡的结构，如（合成）反铁磁skyrmion和skyrmionium由于马格努斯力的补偿。然而，在这份手稿中，我们报告说，在相反的情况下，自旋转移扭矩驱动的skyrmion运动，这一概念通常是错误的自旋轨道扭矩驱动的对象。我们发现，skyrmion霍尔角是直接关系到他们的螺旋度，并施加了一个意想不到的路障开发速度更快，更低的输入赛道存储器的基础上自旋轨道扭矩。
2021-10-13 cond-mat.mes-hall
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
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
Single-Pulse Optical Switching combined with Current-Induced Motion of Skyrmionic Spin Textures
Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Tohoku University（东北大学）
本研究结合单脉冲光学开关与电流诱导运动，实现对磁性斯格明子自旋结构的确定性操控，为光自旋电子器件奠定基础。
2026-10-02 cond-mat.mes-hall
