Controlling the preferred direction of the magnetic moments is essential for the design of spintronic devices based on ultrathin films and heterostructures. As the film thickness or the temperature is increased, the easy anisotropy axis is typically reoriented from an out-of-plane direction preferred by surface and interface energy contributions to an in-plane alignment favored by the volume anisotropy terms. We study the temperature-driven spin reorientation transition in two atomic layers of Fe on W(110) using well-tempered metadynamics simulations based on a spin model parametrized by ab initio calculations and find that the transition only takes place in the presence of the Dzyaloshinsky--Moriya interaction (DMI). This demonstrates that the chiral DMI does not only differentiate between noncollinear spin structures of different rotational senses, but it also influences the magnetic orientation of collinear magnetic configurations.
Magnetic phase diagram of rare-earth orthorhombic perovskite oxides
自旋重取向和磁化反转是稀土斜方镁铁榴石（$RM$ O $_{3}$ 's）的两个重要特征，引起了人们的广泛关注，但其确切的微观起源一直没有得到研究者的证实。在这里，使用密度泛函理论和经典的原子自旋动力学，我们建立了一个通用的海森堡磁性模型，允许探索整个相图的铬铁矿和铁氧体化合物，并仔细检查负责自旋重新取向和磁化反转的微观机制。我们表明，磁化反转转变的发生取决于稀土和过渡金属原子之间的相互作用的相对强度和符号：超交换和Dzyaloshinsky-Moriya。我们还得出结论，所谓的$Γ_4$和$Γ_2$阶段之间存在一个平滑的自旋重取向过渡，通过共存区域，以及它发生的温度范围，取决于微妙的平衡金属-金属（超交换和Dzyaloshinsky-Moriya）和金属-稀土（Dzyaloshinsky-Moriya）耦合。特别是，我们表明，中间共存区的发生，因为自旋子晶格以不同的速率旋转。
Formation and stability of metastable skyrmionic spin structures with various topologies in an ultrathin film
通过自旋动力学模拟，采用从头计算的经典哈密顿量，在Pd $(111)$表面的（Pt $_{0.95}$ Ir $_{0.05}$）/Fe双层膜中观察到了亚稳态的局域自旋组态，其拓扑电荷从$Q=-3$到$Q=2$.我们证明了各向同性交换相互作用的挫折是负责这些不同类型的skyrmionic结构的创建。Dzyaloshinsky-Moriya相互作用目前由于在表面上的反演对称性的破坏积极有利于skyrmions与$Q=-1$，扭曲的形状的其他对象，并定义了一个优选的方向，为他们相对于底层晶格。
Comparison of dynamical and equilibrium surface spin-reorientations: Inferences on the nature of the phase transitions in the presence of dipole interactions
在铁磁薄膜的自旋重取向转变过程中，长程偶极相互作用对二维磁性的影响已被广泛研究。尽管有大量关于通过偶极相互作用稳定的垂直畴相的实验信息，但到畴相或从畴相的转变很微妙，很难通过实验表征。磁化率测量显示，在自旋重取向转变附近没有发散作为厚度的函数-一个零的结果，很难解释的信心。本文报道了Fe/2 ML Ni/W（110）薄膜在生长过程中的磁化率测量结果，并分别给出了该薄膜的动力学和平衡态的再取向转变。动态版本发生时，增加的膜厚度导致域壁depin，和系统从一个配置，最大限度地减少局部能量的一个，最大限度地减少全局能量。动态转变\textit{is}标记的发散磁化率测量与沿面内W[001]方向施加的字段。两个版本的相同的自旋重取向过渡艾滋病的实验表征偶极相互作用的相变的影响的比较研究。这种比较证实了原来的零结果发现在磁化率测量的平衡过渡，尽管它的名字，自旋重取向转变在铁磁薄膜中没有临界相变在磁化或其方向。
Local and long-range realizations of a spin-reorientation surface phase transition
磁致伸缩薄膜从垂直磁化到面内磁化的自旋重取向转变是由偶极子和各向异性能量之间的竞争驱动的。\textit{In situ}测量了Fe/2 ML Ni/W（110）薄膜的磁化率随Fe覆盖率的变化，当薄膜在恒定温度下沉积时，显示出两个明显的峰;一个在长程转变，一个在局部转变。在长程实现中，磁化率探测响应于介观尺度上的能量平衡而形成的条纹畴图案。这里，在非整数层厚度下发生重取向转变。在局部实现中，磁化率探测在具有垂直各向异性的第二原子Fe层上生长的第三原子Fe层中具有面内各向异性的小岛的响应。它是对局部有限尺寸的响应，由于厚度上的离散台阶而引起的亚稳态能量学。一个很好的定量描述的磁化率数据时，得到的自旋重取向过渡的本地和远程方面。
Gap and spin texture engineering of Dirac topological states at the Cr-Bi$_2$Se$_3$ interface
拓扑绝缘体中交换场的存在揭示了拓扑学和磁性相结合的新的自旋相关现象。在目前的工作中，我们显示的控制发生的金属或带隙的拓扑狄拉克状态之间的界面上的Cr-Cr膜和Bi $_2$ Se $_3$表面。在狄拉克点处的间隙的打开和关闭是由Cr膜中出现的自旋重取向跃迁引起的。发现Cr原子薄层附着在Bi $_2$ Se $_3$表面，呈现出铁磁面反铁磁耦合的磁性基态。随着Cr膜的厚度从一个原子层到三个原子层逐步增加，磁化方向从面外到面内再到面外改变两次。面外磁化驱动能隙开放，拓扑表面态获得圆形的介子自旋结构。因此，Cr自旋重新取向导致Bi $_2$ Se $_3$表面中的金属/绝缘体转变以及表面状态自旋织构的相关修改。因此，Cr膜的厚度提供了一种有效且可控的机制来修改金属或带隙性质以及拓扑狄拉克态的自旋织构。
