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
Current-Driven Skyrmion Dynamics and Drive-Dependent Skyrmion Hall Effect in an Ultrathin Film
磁性skyrmions是手征自旋纹理，持有作为纳米级信息载体的巨大希望。自从他们在室温下首次观测以来，在电流诱导操纵方面取得了进展，在杂散场耦合多层膜中报道了快速运动。然而，复杂的自旋纹理与混合手性和大的功耗在这些多层膜限制了他们的实际实施和基本了解其动力学。在这里，我们报告的电流驱动的运动的Néel skyrmions直径在100 nm的范围内的Pt/Co/MgO三层。我们发现，这些skyrmion可以驱动速度为100米/秒，并表现出驱动依赖的skyrmion霍尔效应，这是占钉扎效应。我们的实验得到了很好的证实的分析模型的skyrmion动力学以及微磁模拟，包括材料的不均匀性。这种良好的协议是由简单的skyrmion自旋结构，在我们的系统和一个彻底的表征其静态和动态特性。
2019-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
A micromagnetic theory of skyrmion lifetime in ultrathin ferromagnetic films
我们使用的连续微磁框架推导出紧凑的skyrmion寿命公式由于热噪声在铁磁薄膜中具有相对较弱的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。在没有一个鞍点连接的skyrmion解决方案的铁磁状态，我们解释skyrmion崩溃事件作为“捕获的一个微尺度”。这产生了一个明确的Arrhenius崩溃率与势垒高度和前因子作为所有材料参数的函数，以及崩溃的动力学路径。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
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
Room temperature skyrmions at zero field in exchange-biased ultrathin films
我们证明了在室温和零外部磁场下，在交换偏置的Pt/Co/NiFe/IrMn多层膜中，平均直径约为60 nm的磁skyrmions可以稳定存在.这是通过对多层堆叠组合物的先进优化来实现的，以便平衡控制skyrmion尺寸和稳定性的不同磁能。磁成像是用磁力显微镜和扫描氮空位磁力测定法进行的，后者在零外部磁场下提供明确的测量。在这样的样品中，我们表明，交换偏置提供了一个免疫力的skyrmion自旋纹理适度的外部磁场，在几十mT的范围内，这是一个重要的功能，作为存储设备的应用程序。这些结果建立交换偏置多层堆叠作为一个有前途的平台，有效地实现基于磁skyrmions的存储器和逻辑器件。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creation of Magnetic Skyrmion Bubble Lattices by Ultrafast Laser in Ultrathin Films
磁性Skyrmions是一种拓扑非平凡的自旋织构，在纳米尺度的自旋电子器件中作为稳定的信息载体具有很大的应用前景。开发基于Skyrmion的新型存储器和逻辑器件的主要挑战之一是在环境条件下快速和受控地创建磁性Skyrmion。在这里，我们证明了单一的超快（35 fs）激光脉冲诱导产生的skyrmion气泡和skyrmion气泡晶格的铁磁状态在室温下溅射磁性薄膜。随着激光能量密度的增加，skyrmion泡密度逐渐增加，最终达到饱和，形成无序的六方晶格。此外，我们提出的skyrmion气泡晶格配置导致增强的拓扑稳定性相比，孤立的skyrmion，这表明其有前途的数据存储中的使用。我们的发现揭示了在常见材料中skyrmion气泡晶格的光学方法，为新兴的基于skyrmion的记忆和突触设备铺平了道路。
2018-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Writing Skyrmions with a Magnetic Dipole
我们证明了数值上的大自旋晶格，一个可以写skyrmions在一个薄的磁性薄膜的磁偶极子的大小为几十纳米。本文研究了非手性Skyrmions以及由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用形成的手性Skyrmions的成核。建立了与数值计算结果一致的分析模型。它表明，skyrmions可以写虽然一些方案，取决于实验技术和系统的参数。在一种情况下，分支成不同拓扑结构的子场景，磁偶极子接近薄膜时产生了一个skyrmion-antiskyrmion对。当偶极移近薄膜时，它会引起反斯基尔米恩的坍缩，并由于剩余的斯基尔米恩而产生非零拓扑电荷。在另一种情况下，平行于薄膜运动的偶极子在边界处成核一个skyrmion，然后将它拖进薄膜内部。这些方法的可能的实施方式进行了讨论，用于在磁膜中写入拓扑保护的信息。
2018-06-17 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
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
Skyrmion confinement in ultrathin film nanostructures in the presence of Dzyaloshinskii-Moriya interaction
我们研究了纳米结构中的微磁配置的修改，由于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya），出现在界面的Dzyaloshinskiii-Moriya膜。我们表明，这种相互作用导致新的微磁边界条件，弯曲的边缘磁化。我们探讨了几种情况下的薄膜纳米结构，允许分析计算（1D系统，畴壁，摆线和skyrmions），比较与完全数值计算，并表明，这种新型的微磁学可以达到一个很好的物理理解。我们特别关注的skyrmions限制在圆形纳米点，并表明，边缘允许隔离的单个skyrmions的大范围内的的pixel参数。
2013-10-02 cond-mat.mes-hall
Bi-stability of magnetic skyrmions in ultrathin multilayer nanodots induced by magnetostatic interaction
我们报告的模拟结果的磁skyrmion稳定性的双磁性多层纳米点与界面Dzyaloshinskiii-Moriya交换相互作用（ESTA）。我们发现，在存在的横向约束的静磁能显着影响的skyrmion的稳定性，并导致稳定的大半径skyrmion，即使在较低的值的磁感应强度，除了小半径skyrmion稳定的磁感应强度。特别地，在偶极耦合的（Pt/Co/Ir）$_{n}$圆形纳米点中发现具有两个不同半径的skyrmion状态的稳定化（双稳定性），其中单位晶胞的重复数$n$ = 3和5。双稳定性范围位于0.9-1.1 mJ/m $^2$的双稳态强度处或位于2.2-2.6 nm的总Co层厚度处。
2017-08-03 cond-mat.mes-hall
Distinct magnetic field dependence of Néel skyrmion sizes in ultrathin nanodots
研究了具有面外各向异性和界面Dzyaloshinskiii-Moriya交换相互作用的圆形磁点中Néel skyrmion的尺寸和稳定性对垂直磁场的依赖关系.我们的研究结果表明，存在两个不同的依赖关系的skyrmion半径上施加的字段和点的大小。在零场稳定的Skyrmion的情况下，它们的半径随着平行于Skyrmion核心施加的场而强烈增加，直到Skyrmion到达亚稳态区域，这种依赖性减缓。更常见的亚稳态skyrmions表现出较弱的增加，它们的大小作为一个功能的领域，直到一些临界场值，这些skyrmions急剧增加的大小表现出滞后行为与共存的小和大半径skyrmions和小的能量障碍之间。第一种情况的特点也是由一个强的依赖性的skyrmion半径上的点直径，而在第二种情况下，这种依赖性是非常弱的。
2017-12-18 cond-mat.mes-hall
Toward room-temperature nanoscale skyrmions in ultrathin films
打破小尺寸和室温稳定性之间的困境是基于Skyrmion的信息技术的必要前提。在这里，我们证明了通过速率理论和原子自旋哈密顿量，孤立skyrmion的稳定性，可以提高磁相互作用的协调变化，而保持skyrmion的大小不变的铁磁薄膜。我们预测的薄膜系统中，亚10纳米skyrmions的寿命可以达到几年在环境条件下。如此小的Skyrmions的长寿命是由于异常大的Arabius指数前和能量势垒的稳定作用在室温下是微不足道的。一个戏剧性的增加，在指数前实现由于软化的磁振子模式的skyrmion，从而增加了熵的skyrmion相对于过渡态的崩溃。增加skyrmion变形模式的数量应该是实现纳米级室温稳定skyrmion的指导原则。
2020-12-15 cond-mat.mes-hall
Origin of temperature and field dependence of magnetic skyrmion size in ultrathin nanodots
了解磁skyrmions的物理性质是重要的基础研究，旨在开发新的自旋电子器件的范例，其中逻辑和存储器可以集成在同一水平。在这里，我们展示了一个通用的模型的基础上的微磁形式主义，可用于研究作为磁场和温度的函数的skyrmion稳定性。我们考虑的是圆形的铁磁磁点。我们的结果表明，磁skyrmions与一个小半径的点半径相比，总是亚稳态，而大半径skyrmions形成一个稳定的基态。能量分布的变化决定了亚稳（稳定）skyrmion作为温度和/或场的函数的弱（强）尺寸依赖性。这些结果可以为基于skyrmion的设备的最佳材料的设计开辟一条道路。
2017-09-19 cond-mat.mes-hall
Eigenmodes of Neel skyrmions in ultrathin magnetic films
对具有界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）的铁磁薄膜中Néel skyrmions的静态和动态进行了微磁学模拟.研究结果表明，虽然呼吸，逆时针（CCW）和顺时针（CW）旋转本征模存在于Skyrmion晶格（SkL）阶段，只有前两个模式存在于孤立的Skyrmion（ISk）阶段。此外，CCW模式的本征频率对磁场驱动的SkL-ISk相变不敏感，并且Skyrmion间相互作用主要负责激发SkL相中的CW模式。研究结果提供了物理洞察的动态相变，并将使用潜在的skyrmion为基础的微波应用。
2017-04-28 cond-mat.mes-hall
Skyrmion lifetimes in ultrathin films
我们发现，磁skyrmions的热稳定性可以强烈的熵效应的影响。在基于密度泛函理论参数化的原子自旋模型的谐振过渡态理论框架下，计算了Pd/Fe双层膜中孤立Skyrmion在Ir（111）和Rh（111）表面上的寿命.根据系统的不同，Skyrmion坍缩的尝试频率可以随着所施加的磁场的强度而改变多达9个数量级。我们证明，这种效果是由于熵与skyrmion半径的急剧变化，这开辟了一条新的路线，在室温下稳定的亚10 nm skyrmion。
2018-11-29 cond-mat.mes-hall
Gyrotropic skyrmion modes in ultrathin magnetic circular dots
我们计算了Skyrmion基态自旋圆柱形磁点的低频旋扭自旋激发模。由于各向同性和Dzyaloshinskiii-Moriya交换相互作用、垂直磁各向异性和静磁相互作用的相互作用，skyrmion被假定为在室温和零外部磁场下是稳定的。我们考虑布洛赫和尼尔型磁skyrmions，并假设点的磁化强度不依赖于厚度坐标。在GHz范围内计算了Skyrmion旋变频率作为Skyrmion平衡半径、点半径和点磁参数的函数。讨论了纳米点中磁skyrmion回旋动力学的最新实验。
2016-02-29 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Defect-Correlated Skyrmions and Controllable Generation in Perpendicularly Magnetized CoFeB Ultrathin Films
Skyrmions由于其拓扑自旋结构和迷人的物理特性引起了人们极大的兴趣。Skyrmion相出现在具有Dzyaloshinskiiii-Moriya（DM）相互作用的材料中，在非中心对称材料的界面或体积中。然而，虽然skyrmions实验产生的制造，微观结构，磁化和skyrmions的存在之间的一个关键的内在关系仍然有待建立。在这里，两个系列的CoFeB薄膜与控制原子尺度的结构来揭示这种关系。通过反转的生长顺序，可以人为地调整的缺陷的量，和skyrmions被证明是优先形成在缺陷部位。利用一级反转曲线可以有效地控制返回磁化环中Skyrmions的稳定区和密度，达到各种亚稳态。这些发现建立了从样品制备到skyrmion生成的一般和内在关系，提供了一种通用的方法来控制skyrmion密度。
2020-06-04 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
Isolated zero field sub-10 nm skyrmions in ultrathin Co films
由于其特殊的拓扑和动力学性质，磁skyrmions -局域稳定的自旋结构在纳米尺度上-显示出巨大的前景，为未来的自旋电子学应用。为了在技术上具有竞争力，需要在零磁场和室温下稳定的直径小于10 nm的孤立skyrmions。尽管在广泛的材料中发现了skyrmions，但对具有这些设想性质的材料的探索仍在进行中。本文报道了在Ir（111）表面Rh/Co原子双层膜中，直径小于5 nm的零场孤立Skyrmions与1 nm薄畴壁共存。这些自旋结构的特征在于自旋极化扫描隧道显微镜，也可以使用非自旋极化尖端由于一个大的非共线磁阻检测。我们表明，在这些铁磁Co膜在零场下，由于交换相互作用的强烈挫折，连同Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和大的磁晶各向异性，亚10 nm skyrmions是稳定的。
2019-03-06 cond-mat.mes-hall
Optimal skyrmion stability in antisymmetric ultrathin ferromagnetic bilayers
Université de Toulouse, CNRS, CEMES（图卢兹大学，法国国家科学研究中心，电子与分子材料中心）；School of Mathematics, University of Bristol（布里斯托尔大学数学学院）；Dipartimento di Matematica, Università di Pisa（比萨大学数学系）
本文通过微磁学模型研究超薄反向非对称铁磁双层中磁涡稳定性，揭示了Dzyaloshinskii-Moriya相互作用与偶极相互作用协同稳定磁涡的机制，并在非维参数空间中确定了磁涡最优稳定性线。
2026-04-02 cond-mat.mes-hall math-ph math.AP
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
Skyrmions with attractive interactions in an ultrathin magnetic film
通过从头计算，我们确定了描述Fe在Pd（111）表面上单层膜和Pt_{1-x} Ir_{x}合金覆盖层的经典自旋哈密顿量的参数.虽然系统的基态对于x=0.00是铁磁的，但是当Ir混合到覆盖层中时，它变成自旋螺旋状态。虽然Dzyaloshinsky-Moriya相互作用存在于系统中，但我们将证明受抑的各向同性交换相互作用在创建自旋螺旋状态中起着重要作用，并且这些受抑的耦合导致短距离Skyrmions之间的吸引力相互作用。使用自旋动力学模拟，我们表明，在这些条件下，个别skyrmions形成集群，这些集群在有限的温度下保持稳定。
2016-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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
A quantitative description of skyrmions in ultrathin ferromagnetic films and rigidity of degree $\pm1$ harmonic maps from $\mathbb{R}^2$ to $\mathbb{S}^2$
我们的特点skyrmions在铁磁薄膜的局部极小值的减少微磁能适合准二维材料的垂直磁各向异性和界面Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用。最小化是在一个合适的类的二维磁化配置，防止能量去负无穷大，而不施加任何限制的空间尺度上的配置。我们首先证明了存在的极小值的明确范围内的模型参数时，能量占主导地位的交换能。然后，我们调查的共形极限，其中只有交换能量的生存和确定的渐近配置文件的skyrmions作为度1调和映射从平面到球体，连同它们的半径，角度和能量。我们的分析的副产品是一个定量的刚性结果度$\pm 1$调和映射从二维球本身。
2020-09-04 cond-mat.mes-hall math-ph math.AP
Skyrmion stacking in stray field-coupled ultrathin ferromagnetic multilayers
New Jersey Institute of Technology（新泽理工学院）；University of Bristol（布里斯托大学）；Université de Toulouse, CNRS（图卢兹大学，法国国家科学研究中心）；Università di Pisa（比萨大学）
本文研究了具有磁Skyrmion的铁磁多层异质结构的能量景观，通过微磁学建模框架推导出能量泛函，并证明了在特定条件下存在能量最小解。
2025-05-20 cond-mat.mes-hall math-ph math.AP
Current-driven skyrmion dynamics in disordered films
本文对无序非均匀磁化薄膜中磁skyrmions的电流驱动动力学进行了理论研究。模拟的无序作为一个粒状结构，其中的局部各向异性随机变化，从晶粒到晶粒。skyrmion速度计算不同的无序参数和合奏。对于由于面内电流和自旋霍尔效应引起的自旋扭矩，可以看到类似的行为，其中可以在低电流下识别钉扎机制，在较高电流下向无无序情况过渡，类似于无序膜中的畴壁运动。此外，还发现了与电流相关的Skyrmion霍尔效应和纤芯半径的涨落，这是由于与钉扎势的相互作用引起的。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal motion of skyrmion arrays in granular films
磁skyrmions是拓扑不同的磁矩漩涡，显示粒子般的行为，包括进行热驱动扩散的能力。在本文中，我们研究了热激活运动的skyrmions阵列使用温度相关的微磁学模拟的skyrmions自发形成。特别是，我们研究的skyrmions与晶界，这是一个典型的功能，用于实验设备中的溅射镀膜的相互作用。我们发现，相互作用导致两个不同的制度。对于较长的滞后时间的晶粒导致的扩散系数，这是最强的颗粒尺寸类似的skyrmion直径的减少。在较短的滞后时间，晶粒的存在下，增强了有效的扩散系数，由于其与晶界的相互作用引起的skyrmions的回旋运动。对于晶粒尺寸显着大于skyrmion的直径聚集的skyrmion发生在晶粒具有较低的磁各向异性。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
