Manipulation of magnetic skyrmions in a locally modified synthetic antiferromagnetic racetrack
在基于Skyrmion的赛道存储器中，由Skyrmion编码的信息可能由于Skyrmion霍尔效应而被破坏，这可以通过使用合成反铁磁赛道来克服。因此，在人工合成的反铁磁轨道中操纵skyrmions具有重要的实际应用价值。在这里，我们计算研究一对skyrmions和一个局部修改的区域之间的相互作用在一个合成的反铁磁赛道，其中的垂直磁各向异性或厚度被局部调整为不同于赛道的其余区域。研究发现，Skyrmions可以被吸引，排斥，甚至被捕获的局部改性区域在一个可控的方式。此外，我们证明了skyrmion的位置可以精确地确定的局部修改的区域。利用人工合成的反铁磁赛道中的局部改性区域对skyrmion进行可能的操纵可能对未来基于skyrmion的应用有用。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Size-dependent mobility of skyrmions beyond pinning in ferrimagnetic GdCo thin films
磁skyrmions是旋转的磁性纹理，可以有效地驱动与偏转轨迹的自旋轨道扭矩。然而，钉扎减慢了skyrmions并改变了它们的轨迹，这阻止了与分析模型的定量比较。在这里，我们研究了自旋轨道力矩驱动的skyrmions在室温下的亚铁磁GdCo薄膜，低钉扎的非晶材料。在尖锐的电流脱钉阈值以上，我们观察到明显的线性速度随电流增加，外推到零和恒定的偏转角，达到高达200 m/s的高速度。随着Skyrmion直径的增加，迁移率增加，脱钉阈值电流减小，我们使用外部磁场来改变Skyrmion直径。基于Thiele方程的分析模型定量地再现了这些发现与一个单一的拟合参数。这验证了线性流态描述，并显示，特别是，skyrmion大小在其动力学的重要作用。
2022-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Static and Dynamical Properties of Antiferromagnetic Skyrmions in the Presence of Applied Current and Temperature
Skyrmions是磁性材料中具有拓扑保护的实体，其具有在自旋电子学中用于信息存储和处理的潜力。然而，铁磁体中的Skyrmion有一些内在的困难，必须克服它们才能用于自旋电子学应用，例如不能沿着电流直线运动。我们表明，Skyrmions也可以稳定和操纵反铁磁材料。反铁磁Skyrmion是一种复合拓扑物体，在每个子晶格上具有类似但符号相反的自旋纹理，例如导致马格努斯力的完全抵消。我们发现，反铁磁Skyrmions的复合性质引起不同的动力学行为，无论是由于施加的电流和温度效应。
2016-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of the antiferromagnetic skyrmion induced by a magnetic anisotropy gradient
反铁磁体动力学是当前凝聚态物理和自旋电子学研究的热点。然而，绝缘反铁磁体的动力学不能被电流激发，电流是通常用于操纵铁磁金属的方法。在这里，我们建议使用电压控制的磁各向异性梯度作为激励源来操纵绝缘反铁磁纹理。我们用解析和数值方法研究了由磁各向异性梯度驱动的反铁磁Skyrmion的动力学。我们的分析计算表明，这样的磁各向异性梯度可以有效地驱动反铁磁skyrmion向低磁各向异性的区域。微磁学模拟结果与我们的解析解吻合得很好。此外，还比较了反铁磁Skyrmion和铁磁Skyrmion的磁各向异性梯度感应速度。我们的结果有助于理解反铁磁skyrmion动力学，并可能为反铁磁自旋电子器件的设计开辟一条新的途径。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Skyrmion Alignment and Pinning Effects in a Disordered Multi-Phase Skyrmion Material Co8Zn8Mn4
Skyrmion材料中的潜在无序既可以抑制又可以促进Skyrmion的重新取向和拓扑结构的变化。这些无序诱导的拓扑活性制度的识别是实现强大的skyrmion自旋电子实现的关键，但很少有研究存在无序的散装样品。在这里，我们采用小角中子散射（SANS）和微磁学模拟研究skyrmion晶格的形成，过渡和重新取向动力学的无序多晶Co $_{8}$ Zn $_{8}$ Mn $_{4}$散装样品的相空间skyrmion顺序的影响。我们的测量揭示了一个新的无序到有序的skyrmion方形晶格过渡途径，其特征在于在SANS中的四重顺序的新的促进，并伴随着系统的拓扑结构的变化，通过微磁模拟得到加强。钉扎反应被观察到占主导地位的skyrmion动态在亚稳三角晶格相，增强skyrmion稳定通过一个显着的和以前未被发现的skyrmion记忆效应再现以前的订购过程，并持续在零场。这些结果揭示了Skyrmion形成和重组动力学中各向异性和无序的相互作用，为Skyrmion操作建立了新的可调途径。
2022-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast generation and dynamics of isolated skyrmions in antiferromagnetic insulators
基于原子自旋动力学模拟，我们报道了在受限几何条件下超快产生单个反铁磁（AFM）skyrmion。这一过程是通过短激光脉冲产生的非热逆法拉第效应所诱导的有效磁场来实现的。由此产生的磁场可以核一个孤立的skyrmion作为一个拓扑保护的亚稳态在共线反铁磁体与小Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。一个单一的skyrmion的半径示出增加，通过施加均匀的直流磁场和在增加的温度。为了研究原子力显微镜可能的自旋热电子学现象，我们研究了skyrmion动力学下施加的温度梯度分析和数值。反铁磁skyrmions纵向移动向较热的区域，但相比之下，小skyrmions在非常低的阻尼制度向较冷的一侧移动，无论交错的拓扑电荷数，速度比它们的铁磁对应物快得多。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-Driven Dynamics of Frustrated Skyrmions in a Synthetic Antiferromagnetic Bilayer
本文研究了反铁磁交换耦合双层系统中受抑skyrmion的电流驱动动力学，其中双层skyrmion由两个skyrmion数相反的单层skyrmion组成$Q$ .结果表明，面内电流驱动的双层skyrmion沿直线运动，而面外电流驱动的双层skyrmion沿圆周运动，并且发现在大的$β/α$比下，双层skyrmion的面内电流驱动的迁移率比单层skyrmion的迁移率好得多，其中$α$和$β$分别表示阻尼参数和非绝热自旋转移矩强度.此外，当$α$较小时，双层Skyrmion的面外电流驱动迁移率远优于单层Skyrmion。我们还发现，一个双层skyrmion（由单层skyrmion与$Q=\pm 2$）可以被分离成两个双层skyrmion（由单层skyrmion与$Q=\pm 1$）的面外电流驱动。我们的结果可能是有用的设计skyrmionic器件的基础上阻挫多层磁体。
2019-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Configurable pixelated skyrmions on nanoscale magnetic grids
拓扑自旋纹理可以用作非易失性信息载体。在这里，我们研究的电流感应动力学的一个孤立的磁skyrmion的纳米级的正方形网格钉扎图案所形成的正交缺陷线与减少磁各向异性。正方形网格上的skyrmion可以用网格的量化尺寸像素化。我们证明了在正方形网格上的skyrmion的位置，大小和形状是电配置。Skyrmion中心被量子化到网格上，并且Skyrmion可能显示跳跃运动而不是连续运动。我们发现，由于栅极的钉扎效应，Skyrmion霍尔效应可以被完全抑制。像素化的skyrmion可以用来构建未来的可编程赛道存储器，多态存储器和逻辑计算设备。我们的研究结果将为基于人工钉扎图案的像素化拓扑自旋纹理的数字信息存储和计算奠定基础。
2021-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetization pinning in modulated nanowires: from topological protection to the "corkscrew" mechanism
直径调制纳米线提供了一个重要的范例，设计三维磁性纳米结构的磁化响应的畴壁钉扎工程。为了了解其性质和控制过程，我们分析了FeCo调制的多晶两段纳米线不同的小直径的磁化响应。我们的建模表明，一个非常复杂的行为，强烈依赖于无序分布和拓扑非平凡磁化结构的重要作用。我们表明，调制的纳米线具有较小的直径差的特征在于增加矫顽场相比，直的，这是由形成拓扑保护的墙形成的两个3D的skyrmions与相反的手征解释。对于一个大的直径差异，我们报告发生了一种新的钉扎类型，这里称为“螺旋”：大直径段的磁化形成一个skyrmion管的核心位置在一个螺旋调制沿纳米线。该结构被钉在收缩处，并且为了穿透窄段，应减小涡旋/skyrmion核心尺寸。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability and lifetime of antiferromagnetic skyrmions
采用二维海森堡交换模型，考虑面外各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，研究了反铁磁（AFM）skyrmion的寿命和稳定性随温度和外磁场的变化.一个孤立的原子力显微镜skyrmion是亚稳态在零温度在一定的参数范围内设置由两个边界分离的skyrmion状态从均匀的原子力显微镜相和条纹域相。原子力显微镜skyrmion衰减到均匀原子力显微镜状态的能量势垒的分布补充了零温度稳定性图，并表明，skyrmion的稳定区域显着缩小在有限的temperates.We表明，原子力显微镜skyrmion的稳定性可以增强的应用程序的磁场，其强度是相当的自旋翻转场。AFM skyrmions在外部磁场中的这种稳定性与其铁磁对应物的行为形成鲜明对比。此外，我们证明了AFM skyrmions是稳定的时间尺度低于50 K的现实材料参数，使其可行的现代实验中观察到它们。
2019-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of a non-reciprocal skyrmion Hall effect of hybrid chiral skyrmion tubes in synthetic antiferromagnetic multilayers
Tohoku University（东北大学）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Singulus Technologies AG（辛古卢斯科技有限公司）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Max Planck Institute for Intelligent Systems（马克斯·普朗克智能系统研究所）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH（亥姆霍兹柏林材料与能源中心）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
本研究在合成反铁磁多层膜中观测到混合手性斯格明子管电流驱动下的非互易霍尔效应，其源于斯格明子螺旋度的动态振荡，并可通过磁补偿度调节。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fractional antiferromagnetic skyrmion lattice induced by anisotropic couplings
磁Skyrmions是一种具有纳米级缠绕自旋织构的拓扑孤子，在自旋电子学中有着广泛的应用前景。到目前为止，已经在各种磁体中观察到Skyrmions，这些磁体表现出相邻自旋的几乎平行排列，但理论上，具有反平行相邻自旋的Skyrmions也是可能的。后者，反铁磁skyrmions，可以允许更灵活的控制相比，传统的铁磁skyrmions。在这里，通过结合中子散射和蒙特卡罗模拟，我们表明，一个分数反铁磁skyrmion晶格与初期meron字符是稳定的MnSc $_2$ S $_4$通过各向异性耦合。我们的工作表明，理论上提出的反铁磁skyrmion可以在实际材料中稳定，并代表了实现反铁磁skyrmion为基础的自旋电子器件的重要一步。
2020-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Energy-efficient antiferromagnetic skyrmion creation and its dynamics in structure-dependent magneto-elastic coupling
本文提出利用表面声波诱导动态应变在反铁磁体中节能成核斯格明子，并通过Thiele方法揭示NiO型/CoO型材料中磁弹耦合对斯格明子动力学的调控机制。
2025-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A spin model for intrinsic antiferromagnetic skyrmions on a triangular lattice
针对传统铁磁斯格明子电流驱动下偏转的问题，本文构建三角晶格本征反铁磁斯格明子的最小海森堡模型，分析多相互作用下的相图，为反铁磁自旋电子学材料与器件研究提供工具。
2023-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Topological Orbital Responses of Antiferromagnetic Skyrmions
Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS)（基础科学高等研究院）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
本文预测反铁磁斯格明子在无自旋轨道耦合的PT对称六方反铁磁体中产生非线性拓扑轨道响应，通过涌现洛伦兹力产生与电场二次相关的轨道霍尔电流和积累，其对称性支持整流检测并区别于量子区效应。
2026-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spirals and skyrmions in antiferromagnetic triangular lattices
我们研究了在反转对称破缺衬底上三角晶格二维反铁磁体中螺旋和skyrmions的实现。作为一种可能的材料实现，我们研究了过渡金属原子（Cr，Mn，Fe或Co）在单层MoS $_2$，WS $_2$或WSe $_2$上的吸附，并使用第一性原理计算获得交换，各向异性和Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用参数。使用能量最小化和并行回火蒙特卡罗模拟，我们确定了磁相图的相互作用参数范围很广。我们发现，skyrmion晶格可以出现，即使与弱Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，但其稳定性是由磁各向异性阻碍。然而，弱的易平面磁各向异性可以有利于稳定skyrmion相。我们的研究结果表明，Cr $/$ MoS $_2$，Fe $/$ MoS $_2$，和Fe $/$ WSe $_2$界面可以托管由120个$^{\circ}$反铁磁态形成的自旋螺旋。我们的研究结果进一步表明，对于其他接口，如Fe $/$ MoS $_2$，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用是足够强的驱动系统到一个三个亚晶格skyrmion晶格在实验可行的外部磁场的存在下。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Torque Efficiency and Analytic Error Rate Estimates of Skyrmion Racetrack Memory
本文研究了Skyrmion泡的热稳定性和使它们通过钉扎点的临界电流。对于所使用的钉扎几何形状和所使用的参数，意想不到的行为被报道，克服钉扎网站的能量势垒大于的skyrmion的湮灭的能量势垒。湮灭发生在边界处，由电流驱动的运动，以及由于激发能量障碍，在没有电流的情况下，没有形成布洛赫点。据报道，允许热稳定位所需的钉扎位点显著地增加了在类似skyrmion的结构中移动位的临界电流密度至约$j_{crit}$ = 0.62 TA/m $^2$。这些电流与在室温下移动稳定的skyrmions实验获得的电流相似。通过计算热稳定性以及临界电流，我们可以推导出自旋力矩效率$η$ = $Δ/I_c = 0.19 k_BT_{300}~/μ$ A，其在与MRAM结构的模拟自旋力矩效率相似的范围内。最后，它示出的随机去钉扎过程中的任何赛道一样的设备需要非常窄的去钉扎时间分布小于~6%的电流脉冲长度，以达到小于${10^{ - 9}}$的误码率。
2018-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic Skyrmion: Stability, Creation and Manipulation
磁Skyrmion是铁磁体中的类粒子拓扑激发，其拓扑数为$Q=\pm 1$，由于其拓扑结构产生的马格努斯力效应，表现出Skyrmion霍尔效应（SkHE）。在这里，我们提出了对应的反铁磁（AFM）系统中的磁性skyrmion，即AFM skyrmion，这是拓扑保护，但没有显示SkHE。基于微磁晶格模拟，已经描述了两种用于创建AFM skyrmion的方法：（i）通过将垂直自旋极化电流注入具有AFM基态的纳米盘;（ii）通过转换纳米线结中的AFM畴壁对。结果表明，原子力显微镜skyrmion，驱动的自旋极化电流，可以直线运动的长距离，受益于没有SkHE。我们的研究结果将为基于AFM材料的新型自旋电子器件的设计提供新的思路。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Antiferromagnetic skyrmion crystal in Janus monolayer CrSi2N2As2
反铁磁Skyrmion晶体（AF-SkX）是反铁磁Skyrmion的规则排列，是凝聚态物理中的一个基本现象。到目前为止，只有很少的建议已经实现AF-SkX，大多数基于三维（3D）材料。本文采用第一性原理计算和蒙特卡罗模拟，对Janus单层CrSi 2N 2As 2二维晶格中的AF-SkX进行了研究.由于反转对称性破缺和强自旋轨道耦合，在Janus单层CrSi_2N_2As_2中得到了大的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用.这与其三角形晶格的几何挫折相结合，在外部磁场的存在下产生了skyrmion物理和长期寻求的AF-SkX。更有趣的是，该系统呈现出两种不同的反铁磁Skyrmion相，这种现象与3D系统中报道的现象不同。此外，通过与Sc_2CO_2接触，AF-SkX在Janus单层CrSi_2N_2As_2中的产生和湮灭可以通过铁电性实现。这些发现极大地丰富了反铁磁skyrmions的研究。
2022-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of antiferromagnetic skyrmions in a triangular monolayer
采用基于平均场论的优化量子Monte Carlo方法，数值研究了反铁磁海森堡交换和手征Dzyaloshinsky-Moriya相互作用共存的二维三角系统的手征自旋织构.我们发现：当垂直于2D单层施加外部磁场时，可以形成螺旋形、skyrmionic和涡旋AF晶体;这些skyrmionic和涡旋的尺寸在外部磁场的几个临界点处突然改变;这些AF晶体中的每一个可以分解成三个周期性铁磁（FM）子晶格。在理论框架中实现的量子成分有助于跟踪AF skyrmion晶格的存在，直到低温。
2020-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Switching between Antiferromagnetic and Ferromagnetic Skyrmions in Two-Dimensional Magnets
Tsinghua University（清华大学）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）
通过应变调控磁相互作用，在二维Janus单层Cr2Ge2Te3S3中实现反铁磁与铁磁Skyrmion相的切换，揭示了应变诱导相变机制。
2026-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Coupled skyrmion breathing modes in synthetic ferri- and antiferromagnets
我们提出了微磁学模拟的动态GHz范围内的共振模式的skyrmions激发的平面外交流磁场或自旋扭矩的原型合成铁和反铁磁三层结构。在计算的功率谱中观察到的特征表现出系统的依赖于各个磁性层之间的耦合强度，并且与纯同相和反相呼吸模式以及呼吸和自旋波模式的杂交有关，所述呼吸和自旋波模式是所考虑的圆形几何形状的特征。这些共振振荡模式的实验检测可以提供一种手段，skyrmion传感应用程序和skyrmion状态的一般表征与反铁磁层间交换耦合的多层堆叠。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Performance of synthetic antiferromagnetic racetrack memory: domain wall vs skyrmion
基于跑道存储器的存储方案，其中信息可以在域或skyrmion中编码，似乎是传统硬盘驱动器用于高密度存储的替代方案。在这里，我们执行一个完整的微磁学研究的性能合成反铁磁（SAF）赛道存储器的速度和灵敏度的缺陷，通过使用实验参数。我们发现，为了稳定SAF skyrmion，顶部和底部铁磁体中的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用应该具有相反的符号。SAF Skyrmion和SAF Neel畴壁的速度具有相同的数量级，并且如果将具有相反符号的自旋-霍尔效应的自旋-轨道力矩施加到两个铁磁体上，则可以达到大于1200 m/s的值。
2016-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of zero-field non-synthetic single and interchanged antiferromagnetic skyrmions in thin films
反铁磁（AFM）skyrmions被认为是未来信息技术中理想的局域拓扑磁比特。与铁磁（FM）Skyrmion相反，它们不受Skyrmion霍尔效应的影响，可能提供潜在的太赫兹动力学，同时对外部磁场和偶极相互作用不敏感。虽然观察到在合成的AFM结构和复杂的meronic纹理的内在AFM散装材料，其实现在非合成的AFM薄膜，在赛道的概念至关重要，一直难以捉摸。在这里，我们揭示了他们的存在，在一个行式原子力显微镜铬膜沉积在PdFe双层生长在面心立方Ir（111）表面。使用第一性原理，我们证明了出现的单一的和惊人的互穿链的AFM skyrmions，它可以与丰富的非均匀交换场共存，包括FM skyrmions，主办的PdFe。除了确定一个理想的平台的材料的内在AFM skyrmions，我们预计未发现的打结孤子是有前途的积木在AFM自旋电子学。
2022-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Current-driven dynamics of antiferromagnetic skyrmions: from skyrmion Hall effects to hybrid inter-skyrmion scattering
本研究结合第一性原理与原子自旋动力学模拟，发现CrPdFe/Ir(111)中反铁磁斯格明子在电流下具有有限斯格明子霍尔效应，并揭示底层铁磁斯格明子的陷阱作用。
2024-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Current-induced nucleation and dynamics of skyrmions in a Co-based Heusler alloy
我们证明了室温稳定的偶极磁性skyrmions的直径范围内的$100$ nm的一个单一的赫斯勒合金层的Co $_2$ FeAl（CFA）在中等磁场。利用扫描氮空位磁强计在光致发光猝灭模式下研究了电流感生的微丝Skyrmion动力学。我们首先证明skyrmion成核的自旋轨道扭矩，并表明其效率可以显着提高使用倾斜的磁场，效果是不是特定的Heusler合金，并可能有利于未来的skyrmion为基础的设备。然后，我们表明，电流诱导的skyrmion运动仍然受到强钉扎效应的限制，即使CFA是一种磁性材料，具有低磁阻尼参数。
2018-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zero-field magnetic skyrmions in exchange-biased ferromagnetic-antiferromagnetic bilayers
本研究利用原子尺度自旋动力学模拟表明，交换偏置FM-AFM双层膜可借助AFM有效场和界面粗糙度在零外场下稳定铁磁斯格明子。
2024-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Topological spin Hall effect in antiferromagnetic skyrmions
拓扑霍尔效应（THE）是手性Skyrmion晶格非平凡拓扑的主要表现形式之一，传统上被用来探测具有局部铁磁序的Skyrmion晶格的出现。在这项工作中，我们证明了非平凡的二维手征纹理的外观与本地{ \it反}-铁磁顺序可以通过$-$的自旋版本的拓扑自旋霍尔效应（TSHE）检测。利用半经典的形式主义，这里用来结合手征反铁磁纹理的共线，简并电子结构的密度泛函理论描述，我们遵循的电子SU（2）波包在外部电场的实时空间的实时演化，以证明出现相当大的横向纯自旋电流的Fe/Cu/Fe三层型的合成反铁磁体。我们进一步揭示了TSHE对电子结构细节的极端敏感性，这表明过渡金属合成反铁磁体中TSHE的大小和符号可以通过调整厚度或能带填充等参数来设计。除了是一个重要的一步，在我们的理解越来越复杂的skyrmionic系统的拓扑性质，我们的结果具有巨大的潜力，刺激发现反铁磁skyrmions。
2017-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast laser driven ferromagnetic-antiferromagnetic skyrmion switching in 2D topological magnet
本文利用第一性原理、rt-TDDFT和原子自旋模拟，揭示了激光诱导单层CrInSe3发生显著电荷转移与磁交换切换，实现了二维拓扑磁体中铁磁至反铁磁斯格明子的超快反转，为拓扑磁性的超快控制提供了新方法。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic Half-skyrmions and Bimerons at room temperature
在追求后CMOS技术的过程中，铁磁skyrmions及其反粒子在逻辑存储器或神经元器件中作为拓扑保护的孤子信息载体显示出了巨大的前景。然而，铁磁体中偶极场的存在限制了超小拓扑织构的形成，以及自旋力矩驱动时有害的Skyrmion霍尔效应，阻碍了它们的实际应用。反铁磁类似物被认为具有相对论动力学、快速无偏运动和尺寸标度等性质，近年来受到广泛关注，但在天然反铁磁系统中的实验实现还没有出现。在这里，我们展示了一个家庭的拓扑反铁磁自旋纹理的$α$ -Fe $_2$ O $_3$ -地球丰富的氧化物绝缘体-覆盖有Pt覆盖层。通过利用一阶类似的Kibble-Zurek机制，我们稳定的外来merons反子（半skyrmions），和双重子，它可以被擦除的磁场和再生的温度循环。这些结构具有约100 nm的特征尺寸，可以通过精确调节交换和各向异性进行化学控制，并具有进一步缩放的途径。驱动电流为基础的自旋扭矩的重金属覆盖层，这些AFM纹理中的一些可能会出现在室温下的低能量反铁磁自旋电子学的主要候选人。
2020-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Complex magnetism of the two-dimensional antiferromagnetic Ge2F: from a Néel spin-texture to a potential antiferromagnetic skyrmion
基于密度泛函理论结合低能模型，研究了由半氟化锗烯（Ge 2F）掺杂氟原子构成的原子厚度二维混合材料的磁性.氟原子是高度电负性的，其诱导磁性并破坏反转对称性，从而触发有限且强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction）。第一、第二和第三近邻之间的磁交换相互作用具有反铁磁性质，导致磁阻挫。Néel态被认为是最稳定的状态，磁矩位于表面平面。这是由于磁矢量的面外分量引起的，这似乎引起了有效的面内磁各向异性。在施加磁场时，自旋螺旋和反铁磁skyrmions可以稳定。我们推测，这可以通过由磁性基板诱导的磁交换场来实现。为了完成我们的表征，我们计算了自旋波激发和由此产生的光谱，这可以通过电子能量损失光谱，磁拉曼光谱或扫描隧道光谱探测。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films
磁skyrmions旋转的磁性纹理与新的特点，适合未来的自旋电子学和拓扑学的应用。最近的研究证实了Skyrmion在铁磁体中的室温稳定性。然而，这样的铁磁skyrmion显示出不期望的拓扑效应，skyrmion霍尔效应，这导致它们朝向器件边缘的电流驱动运动，其中skyrmion可以容易地被拓扑缺陷湮灭。最近的理论研究已经预测了反铁磁交换耦合skyrmions增强的电流驱动行为。在这里，我们提出了这些skyrmions和它们的电流驱动的动力学在亚铁磁GdFeCo薄膜的稳定。通过利用特定元素的X射线成像，我们发现，在Gd和FeCo子层的skyrmion是反铁磁交换耦合。我们进一步证实了亚铁磁Skyrmion可以以约50 m s-1的速度运动，约化Skyrmion Hall角θSkHE约为20°。我们的研究结果打开了亚铁磁和反铁磁skyrmionics的大门，同时提供了关键的实验证据，最近的理论研究。
2018-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Topological spin textures in an antiferromagnetic monolayer
University of Hamburg（汉堡大学）；University of Kiel（基尔大学）；Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尼克先进材料研究所）
本研究通过自旋极化扫描隧道显微镜在反铁磁单层中观察到拓扑自旋结构，并通过计算和模拟揭示其稳定机制及调控方法。
2026-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic order of topological orbital moments in atomic-scale skyrmion lattices
本文利用自旋极化扫描隧道显微镜和DFT计算，在Ir/Re(0001)上的Fe单层中观测到原子尺度斯格明子晶格，揭示其由Dzyaloshinskii-Moriya与四自旋相互作用稳定，并发现垂直表面的局域拓扑轨道矩呈反铁磁序排列。
2024-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic half-skyrmions electrically generated and controlled at room temperature
拓扑保护的磁性结构，如skyrmion，half-skyrmion（meron）和它们的反粒子，构成磁序中的微小漩涡。它们是下一代存储设备中信息载体的有希望的候选者，因为它们可以使用电流诱导的自旋扭矩以非常高的速度有效地推进。反铁磁体已经被证明可以承载这些纹理的版本，这些纹理由于其潜在的太赫兹动力学、偏转自由运动和由于没有杂散场而改进的尺寸缩放而获得了显著的关注。在这里，我们表明，拓扑自旋纹理，merons和反merons，可以在室温下产生和可逆地移动使用电脉冲在薄膜CuMnAs，半金属反铁磁体，是一个测试平台系统的自旋电子学应用。反铁磁merons的电产生和操纵是实现反铁磁薄膜作为高密度、高速磁存储器件中的有源元件的全部潜力的关键一步。
2022-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Thermal skyrmion diffusion applied in probabilistic computing
热激活过程是理解物理系统动力学的关键。例如，（准）粒子的热扩散不仅产生关于传输和耗散过程的信息，而且是一种指数敏感的工具，可以揭示紧急系统的特性，并实现诸如概率计算之类的新应用。在这里，我们探讨拓扑稳定的磁性skyrmion准粒子的热动力学。我们证明了在一个专门定制的低钉扎多层材料系统纯skyrmion扩散，占主导地位的动力学。最后，我们分析了概率计算的适用性，通过构建一个设备，它使用的热激发skyrmion动力学重新洗牌的信号。这样的skyrmion改组是概率计算的关键缺失组件，通过评估其性能，我们以高保真度展示了我们设备的功能，从而实现概率计算。
2018-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dynamics of skyrmions in chiral magnets: dynamic phase transitions and equation of motion
研究了Skyrmions在金属手征磁体中的动力学行为。首先，我们表明，skyrmions可以动态地创建不稳定的铁磁背景状态通过自旋极化电流。然后，我们把skyrmions作为刚性粒子，并推导出相应的运动方程。Skyrmions的动力学是由马格努斯力主导的，这解释了在实验中观察到的Skyrmions的弱钉扎。最后讨论了Skyrmions的量子运动。
2014-01-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el nlin.PS
Frustrated Antiferromagnetic Triangular Lattice with Dzyaloshinskii-Moriya Interaction: Ground States, Spin Waves, Skyrmion Crystal, Phase Transition
本文研究了三角晶格中海森堡自旋通过反铁磁交换作用$J$和Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）作用$D$在最近邻（NN）之间相互作用.我们考虑两种情况：DM矢量$\mathbf D$垂直于晶格平面的第一种情况和DM矢量位于该平面内的第二种情况。在这两种情况下，磁场$H$垂直于自旋平面施加。该系统的基态（GS）的计算通过使用非常快的最速下降法在两种情况下的能量最小化。在$\mathbf D$与$H=0$垂直的情况下，GS是周期性的。我们分析确定GS配置，其特征在于由两个明确的角度。我们计算了这种情况下的自旋波谱，结果表明，对于小的波矢，自旋波在系统中是被禁止的。当$H\neq 0$时，垂直$\mathbf D$情况下的GS不显示skyrmions。然而，在平面内的$\mathbf D$与$H\neq 0$的情况下，我们发现在$T=0$的skyrmion的晶体组成的三个互穿skyrmion亚晶格晶体，在协议中发现的低$T$自旋纹理在早期的作品。我们通过蒙特卡罗模拟表明，这种skyrmion晶体是稳定的，在有限的温度低于临界温度。
2022-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Observation of compact ferrimagnetic skyrmions in DyCo$_3$ film
由于在薄膜中通过Dzyaloshinskiii-Moriya和/或偶极相互作用稳定的磁性skyrmions的实验发现，最近对具有反铁磁自旋的磁性skyrmions的兴趣激增，以克服铁磁材料中skyrmions固有的基本限制。在这里，我们报告的观察紧凑的亚铁磁skyrmions的类的金属玻璃组成的4f稀土和3d过渡金属元素的垂直磁各向异性，使用DyCo $_3$膜，这是确定相结合的X射线磁散射，扫描透射X射线显微镜，和霍尔传输技术。这些skyrmions，与反平行排列的Dy和Co的磁矩和一个约40纳米的特征核心半径，形成在成核和湮灭的磁迷宫状域图案表现出拓扑霍尔效应的贡献。我们的研究结果为亚铁磁/反铁磁自旋电子学领域的基础研究走向实际应用提供了一条有前途的路线。
2020-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Material systems for FM-/AFM-coupled skyrmions in Co/Pt-based multilayers
通过基于密度泛函理论的系统的第一性原理计算，我们寻找合适的材料，可以容纳反铁磁耦合skyrmion。本论文主要研究面心立方（111）取向金属$Z$ /Co/Pt（$Z=4d$系列：Y $-$ Pd，贵金属：Cu、Ag、Au，后贵金属：Zn和Cd）磁性多层膜的单原子厚度。我们提出了磁性的定量趋势：磁矩，层间交换耦合，自旋刚度，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，磁各向异性，和临界温度。我们发现，一些$Z$元素（Zn，Y，Zr，Nb，Tc，Ru，Rh和Cd）可以诱导磁性Co层之间的反铁磁层间耦合，并且它们影响易磁化轴。采用多尺度的方法，我们转移的微磁参数确定从$ab$ $initio$的微磁能量泛函和搜索一维自旋螺旋的解决方案和二维skyrmions。我们通过数值求解skyrmion轮廓方程来确定skyrmion半径。我们发现了一个解析表达式的skyrmion半径，涵盖了我们的数值计算结果，是有效的一个大的制度的微磁参数。基于这个表达式，我们提出了一个模型，允许外推从$ab$ $initio$结果的单原子膜的多层膜与Co膜组成的几个原子层含有$10\,$纳米skyrmions。我们发现厚度制度的微小变化的薄膜厚度可能会改变skyrmion半径的数量级。我们估计了skyrmion的大小作为温度的函数，并发现大小可以很容易地从低温到室温翻倍。我们建议有前途的材料系统的铁磁…
2020-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic motion of polar skyrmions in oxide heterostructures
该研究通过相场模拟揭示氧化物异质结构中极性斯格明子在热、电、机械耦合刺激下的外场驱动集体运动机制，并为相关电子器件设计提供指导。
2023-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Defect-enhanced diffusion of magnetic skyrmions
研究通过原子尺度自旋动力学模拟发现，缺陷在特定条件下可增强铁磁斯格明子的热扩散，其机制是部分解除拓扑陀螺耦合的影响。
2023-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Surface skyrmions and dual topological Hall effect in antiferromagnetic topological insulator EuCd$_2$As$_2$
本工作合成了反铁磁拓扑绝缘体 EuCd$_2$As$_2$ 单晶，发现其在 20~K 以下出现双重拓扑霍尔效应，结合 MFM 和数值模拟证实该效应源于拓扑表面态与磁性相互作用稳定的 Néel型斯格明子，并揭示了表面二维磁性，为拓扑量子态与自旋电子学应用提供了平台。
2023-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
