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
Skyrmion Crystal in a Microwave Field
本研究通过经典自旋模型计算了二维铁磁薄膜中斯格明子晶格在微波场下的模式频率与阻尼，发现共振微波引起磁化强度的拉比振荡，并观察到单阶段熔化转变。
2025-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Magnonic Thermal Hall Effect in Skyrmion Crystal Phases of Ferrimagnets
从理论上研究了亚铁磁体Skyrmion晶相中磁振子在角动量补偿点附近的热霍尔效应。为此，我们从推导任意平衡自旋织构背景下磁振子的运动方程开始，这产生了磁振子的虚拟电磁场。随着净自旋密度的变化，所得到的运动方程介于CP处的相对论Klein-Gordon方程和远离CP处的非相对论Schr{<$} dinger方程之间.在一致skyrmion密度近似下，在skyrmion晶相中，相对于序参量的右旋和左旋圆极化磁振子分别形成Landau能级.对于一个实验的建议，我们预测，磁热霍尔电导率改变其符号时，亚铁磁体跨CP调谐，提供了一种方法来控制自旋热电子器件的热通量一方面和一个可行的方法来检测CP的亚铁磁体的另一方面。
2018-08-20 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
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
Multifarious skyrmion phases on a trilayer triangular lattice
基于自旋模型，考虑层间Dzayloshinskiii-Moriya相互作用，研究了中心对称三层磁体中磁skyrmion晶体的不稳定性。通过模拟退火，我们在低温相图中发现了具有不同skyrmion数的各种类型的skyrmion晶相。除了Néel skyrmion晶体相，预计将出现在极性类型的Dzayloshinskiiii-Moriya相互作用的存在下，我们得到的skyrmion晶体相特征的层状系统：扭曲的表面skyrmion晶体，反skyrmion晶体，和高拓扑数skyrmion晶体相。富磁相是由层间Dzayloshinskiii-Moriya相互作用、层间交换相互作用和外部磁场之间的协同作用产生的。我们的研究结果表明，在表面和异质结构的层自由度提供了一个很好的平台，工程和设计的拓扑自旋纹理。
2022-05-16 cond-mat.mes-hall
Rectangular and square skyrmion crystals on a centrosymmetric square lattice with easy-axis anisotropy
我们报告我们的理论结果上出现的矩形和正方形形状的磁性skyrmion晶体的中心对称的正方形晶格的磁各向异性。通过对正方形晶格上的易轴单离子各向异性受抑自旋模型进行模拟退火，我们发现动量空间中相互作用的竞争导致了两个skyrmion晶体的形成，其中skyrmion核以矩形或正方形晶格的方式排列。特别是高次谐波波矢处的相互作用对稳定方形/矩形Skyrmion晶体起着重要的作用。我们的研究结果为进一步探索中心对称四元体系中的Skyrmion宿主材料提供了参考。
2022-05-18 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Torques and Anisotropic Magnetization Damping in Skyrmion Crystals
手征磁体中磁化梯度的长度尺度由相对论性的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用决定。因此，即使是传统的自旋转移扭矩控制的相对论自旋轨道耦合在这些系统中，和额外的相对论修正电流引起的扭矩和磁化阻尼成为重要的电流驱动的磁化动力学的完整理解。本文从理论上研究了立方手征磁体中反应性和耗散性的均匀自旋轨道矩以及各向异性阻尼对电流驱动Skyrmion动力学的影响。我们的研究结果表明，自旋轨道力矩起着显着的作用，电流诱导的skyrmion速度。耗散的自旋轨道力矩在skyrmions上产生相对论性的马格努斯力，而反应性的自旋轨道力矩产生对沿电流方向的漂移速度和与马格努斯力相关的横向速度的校正。自旋-轨道力矩对速度的修正与skyrmion尺寸成线性关系，与自旋-轨道耦合成反比。因此，反应性自旋轨道力矩修正可以是与非相对论贡献相同的数量级。更重要的是，耗散自旋轨道扭矩可以是主导力，导致偏转运动的skyrmions，如果扭矩表现出线性或二次关系的自旋轨道耦合。此外，我们证明了skyrmion速度是由各向异性磁化阻尼参数所决定的skyrmion的大小。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stabilization of the skyrmion crystal phase in thin-film antiferromagnets
我们研究了反铁磁薄膜在类场力矩作用下skyrmion晶相的形成和稳定性，通过电流在CuMnAs和Mn $_{2}$ Au中经由逆自旋电流效应诱导的那些。我们表明，skyrmion晶格代表反铁磁体的基态在一个重要的区域的相图，参数化的交错场和（有效）单轴各向异性常数。Skyrmion运动可以在晶体相中由自旋转移效应驱动。在金属的情况下，巡回电子经历与（Néel）skyrmion背景相关的紧急SU $(2)$ -电磁场，导致拓扑自旋霍尔响应。实验签名的skyrmion晶体相位和读出方案的拓扑输运的基础上进行了讨论。
2018-06-17 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
Transformations from stripy states to skyrmion crystals
该研究打破条纹态与斯格明子晶体拓扑不相连的传统认知，证明二者均为拓扑等价的斯格明子凝聚体，通过调控条纹宽度可实现条纹相到斯格明子晶体的平滑连续转变。
2023-05-04 cond-mat.mes-hall
Multipolar Skyrmion Crystals in Non-Kramers Doublet Systems
该研究针对三角晶格上多极磁矩与传导电子的近藤晶格模型，发现键依赖跳跃诱导的类指南针各向异性可稳定零磁场多极斯格明子晶体，其分数化梅龙复合物及多极相能产生新颖自发霍尔响应。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Three-sublattice antiferro-type and ferri-type skyrmion crystals in centrosymmetric magnets
本研究通过数值模拟三子晶格自旋模型，发现多子晶格自由度可稳定多种新型斯格明子晶体相，包括铁型、亚铁型和反铁型，为探索奇异磁结构提供了新途径。
2023-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermal Creep and the Skyrmion Hall Angle in Driven Skyrmion Crystals
我们数值研究了热效应对驱动Skyrmion与淬火无序相互作用的Skyrmion Hall角的影响。我们确定了一个蠕变制度，在该制度中，运动发生通过固定和流动状态之间的间歇性跳跃。这里的Skyrmion霍尔角为零，因为Skyrmion有时间放松到钉扎位置的平衡位置，消除了由马格努斯力引起的侧跳运动。在更高的驱动器，我们发现一个交叉的粘性流动制度的Skyrmion霍尔角是有限的，并随着驱动器或温度的增加而增加。我们的研究结果与最近的实验也表明了一个制度的有限skyrmion速度与零skyrmion霍尔角交叉的粘性流制度与skyrmion霍尔角，增加驱动器。
2018-05-22 cond-mat.mes-hall
A $C^\ast$-algebraic view on the interaction of real- and reciprocal space topology in skyrmion crystals
本文以 $C^\ast$-代数分析三角晶格紧束缚斯格明子晶体，计算 Chern 数随 Fermi 能量与织构参数的变化，揭示绝热图像失效并解释实空间绕数跳变。
2024-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Magnons and Edge States in Antiferromagnetic Skyrmion Crystals
反铁磁Skyrmion晶体是预测存在于具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的反铁磁体中的磁性相。它们的空间周期性非共线磁织构产生拓扑大块磁振子带，其特征在于非零陈数。我们发现拓扑保护的手征磁振子边缘状态在很宽的范围内的磁场和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用值。此外，对实验实现特别重要的是，边缘态出现在最低可能的能量，即在第一个体磁振子间隙内。因此，反铁磁skyrmion晶体显示出巨大的潜力，拓扑磁振子的新平台。
2018-12-28 cond-mat.mes-hall
Square skyrmion crystal in centrosymmetric systems with locally inversion-asymmetric layers
我们研究了中心对称层状系统中磁skyrmions形成正方形晶格的不稳定性。针对双层正方晶格结构，在考虑动量分辨相互作用的基态有效自旋模型的基础上，通过模拟退火方法研究了正方skyrmion晶体的稳定性.结果发现，无论层间交换作用的符号如何，晶格结构中的层间交错Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用都是外磁场中方形skyrmion晶体的起源.所得到的正方形skyrmion晶体是由交错排列的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用导致的每一层具有不同螺旋度的skyrmion晶体构成的。此外，我们发现，交错的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和层间交换相互作用之间的相互作用，产生了一个双$Q$态的标量手征在低场区域的一个统一的组成部分。本文的结果提供了另一种在中心对称磁体中稳定方形skyrmion晶体的方法，这将有助于进一步探索奇异的拓扑自旋织构。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall
Theory of skyrmion states in liquid crystals: axisymmetric cholesteric bubbles (spherulites)
在Oseen-Frank理论中，我们得到了具有垂面锚定的手征液晶层中轴对称局域态的数值精确解。这些解描述了最近在受限手性向列中观察到的二维skyrmions [P.J.Acherman et al.Phys.Rev.E90，012505（2014）]。我们强调，这些孤立子状态的出现是由于一个基本的稳定机制，负责在立方helimagnets和其他非中心对称凝聚态系统的skyrmions的形成。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall
Collective dynamical skyrmions excitations in magnonic crystal
本文从理论上研究了Skyrmion磁振子晶体，在Skyrmion磁配置中的铁磁纳米点链中的磁化动力学。我们表明，集体激发是可能被观察到的结构。给出了耦合Skyrmions的色散关系。它表现出依赖于波矢的周期性，这是磁振子晶体中能带结构的特征。与磁振子带相关的磁化强度振幅的空间分析证实了激发模式的类型，呼吸和顺时针回旋动力学skyrmions。这些高频和低频激发分别以负群速度和正群速度传播，可以用于研究自旋电子学和磁振子学中的基本性质和技术应用。
2015-02-27 cond-mat.mes-hall
Hybrid skyrmion and anti-skyrmion phases in polar $C_{\rm 4v}$ systems
本研究通过数值模拟发现，在极性 $C_{\ m 4v}$ 系统中，低对称有序波矢可稳定混合Bloch-Néel斯格明子晶体，并揭示了反斯格明子及菱形斯格明子相的形成条件，为极性磁体中的斯格明子工程提供了新途径。
2024-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion Crystals in the Triangular Kondo Lattice Model
系统研究三角近藤晶格模型中斯格明子晶体的形成，揭示四亚晶格手性反铁磁有序为斯格明子晶体的密极限，晶格参数由费米波矢决定，对金属材料中斯格明子晶体的探索有重要意义。
2023-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic bimerons as skyrmion analogues in in-plane magnets
磁性双重子是一对两个重子，可以理解为平面内磁化的skyrmion。在这里，我们从理论上预测存在的单一磁性双分子以及双分子晶体，并比较涌现电动力学的双分子与他们的skyrmion类似物。我们表明，双重子晶体可以稳定在阻挫磁铁和分析什么晶体结构可以稳定双重子或双重子晶体通过Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用。我们指出，bimeron晶体，在对比skyrmion晶体，允许检测一个纯粹的拓扑霍尔效应。通过微磁模拟，我们表明，双分子可以被用作位的信息在平面内磁化赛道设备，在那里他们允许电流驱动的运动的扭矩方向，离开skyrmions在平面外的磁铁静止。
2019-03-03 cond-mat.mes-hall
Nano-engineering the evolution of skyrmion crystal in synthetic antiferromagnets
Skyrmion晶体的演化包含了Skyrmion的成核、形变和湮灭等临界行为。在这里，我们实现了一个可调的演变的人工skyrmion晶体在纳米结构的合成反铁磁多层膜，这是由垂直的磁性多层膜和纳米图案阵列的磁性纳米点。面外磁化磁滞回线和一阶反转曲线表明，人工skyrmion的成核和湮灭可以通过调节纳米点的直径和间距来控制。此外，当底层厚度增加时，skyrmion的湮灭从演化为铁磁自旋织构转变为反铁磁自旋织构。最重要的是，通过控制skyrmion晶体中湮灭skyrmion的比例，在零磁场下实现了非易失性多态。我们的研究结果表明，人工skyrmion平台的可调性和灵活性，提供了一个很有前途的路线，以实现skyrmion为基础的多态设备，如neuromorphic自旋电子器件。
2021-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable skyrmion crystals and topological quantum oscillations in magnetic metals
Skyrmion是一种空间局域的磁性漩涡，它带有非零整数拓扑电荷。我们在二维铁磁体模型中研究了由反转对称破缺引起的手征相互作用下的Skyrmions晶体。我们发现，非线性四次模耦合项允许对称性增强塞曼场范围内的skyrmion晶体相保持稳定。此外，它导致在这个宽的场范围内的该自旋晶体的晶格常数的显著依赖性。传导电子耦合到这样一个可调自旋晶体示出的经验与塞曼场变化的贝里通量密度。这种可调谐的skyrmion晶体提供了一个独特的实现贝里-霍夫施塔特蝴蝶，导致一种现象，我们称之为“拓扑量子振荡”的电子态密度和相关的可观测量。
2021-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion Molecular Crystals and Superlattices on Triangular Substrates
本研究利用原子尺度模拟发现，在三角衬底上每个极小值处存在两或三个斯格明子时，可实现斯格明子分子晶体与超晶格等新型态，并展现出丰富多样的有序相与复杂晶格结构。
2024-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Goldstone mode of Skyrmion Crystal
该研究在含Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的二维铁磁体模型中，用球极投影法构建skyrmion晶体，推导了其Goldstone模式色散的解析形式及磁场依赖，还通过半经典量子化发现大距离下位移传播的张量形式会从各向同性变为各向异性。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion and helical states in thin layers of magnets and liquid crystals
新型的桶形手性Skyrmions可以作为孤立的拓扑缺陷或作为束缚态存在于磁性纳米层中，具有内在的和表面/界面诱导的手性。手性调制的平衡参数计算作为施加的磁场，层的厚度，和表面和体积单轴各向异性的值的函数允许找到最佳的参数在磁性纳米层的skyrmionic状态。我们的研究结果还表明，在垂直锚定平滑skyrmionic纹理可以诱导作为一个有趣的替代常见的向错渗透模式的细胞。
2014-04-28 cond-mat.mes-hall
From the spin eigenmodes of isolated Néel skyrmions to the magnonic bands of a skyrmionic crystal: a micromagnetic study as a function of the strength of both the interfacial Dzyaloshinskii-Moriya and the exchange constants
界面间的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）可能导致铁磁薄膜中出现Néel skyrmion。这些拓扑保护结构，其直径小至几纳米，现在可以在室温下稳定，并已被提出用于实现人工磁振子晶体和新的自旋电子器件，如赛道存储器。从这个角度来看，分析它们在GHz范围内（即在当前通信设备的操作范围内）的动态特性是至关重要的。在这里，我们利用软件MuMax 3计算Néel skyrmions在1和30 GHz之间的范围内的动力学，首先考虑孤立skyrmions的本征模，然后考虑两个相互作用skyrmions的情况，最后考虑线性链，代表一维磁振子晶体，其磁振子能带结构已被计算为π-和交换常数的强度的函数，即D和A。磁振子带可以解释为来自孤立的Skyrmions的本征模，即使在特定的D和A值范围内发生杂交和反交叉现象。因此，改变后者的参数，例如通过适当选择材料和厚度，可以使人们能够微调相应的磁振子晶体的允许和禁止频率间隔。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall
Resonance modes and microwave driven translational motion of skyrmion crystal under an inclined magnetic field
我们从理论上研究了在外加磁场的作用下，薄板样品上Skyrmion晶体的微波激活共振模式，该磁场与Skyrmion平面垂直。除了众所周知的呼吸模式和两种旋转模式之外，我们还发现了新的共振模式，可以将其视为呼吸模式和旋转模式的组合。受Wang $et$ $al.$ [Phys. Rev. B { \bf 92}，020403（R）（2015）.]的先前理论工作的启发，证明了在倾斜磁场下由呼吸模式激发驱动的Skyrmion传播，我们使用微磁模拟研究了由这些共振模式驱动的Skyrmion晶体的传播。我们发现，传播的方向和速度取决于激发模式。此外，它被发现，一个模式与占主导地位的逆时针旋转组件驱动更快的传播的skyrmion晶体比以前研究的呼吸模式。我们的研究结果使我们能够进行有效的操纵skyrmions在纳米尺度的设备或磁性材料具有强的单轴磁各向异性，如GaV $_4$ S $_4$和GaV $_4$ Se $_4$，使用微波辐射。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall
Quantum fluctuations in the order parameter of quantum skyrmion crystals
传统上，Skyrmion被视为经典自旋的连续磁性纹理，具有定义良好的拓扑Skyrmion数。由于它们的拓扑保护，Skyrmions作为未来存储技术的构建块引起了极大的兴趣。较小的skyrmions提供更大的存储密度，然而，量子效应对于尺寸仅为几个晶格常数的skyrmions是不可忽略的。本文研究了稠密Skyrmion晶体基态的量子涨落，着重讨论了离散化的序参量对量子Skyrmion的应用。发现序参量是量子skyrmion存在的一个有用的指标，并捕获两个不同的skyrmion相位之间的量子相变。
2022-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Unconventional topological Hall effect in high-topological-number skyrmion crystals
拓扑数$Q$等于大于1的整数的Skyrmions称为高拓扑数Skyrmions或高- $Q$ Skyrmions。本文从理论上研究了含有$Q=3$和$Q=2$的正方晶格高$Q$斯基米子晶体（SkX）的拓扑霍尔效应。当费米能级位于相邻单带或多带间的间隙内时，由于出射磁场的作用，类朗道能级的电子能带结构产生量子化的霍尔电导.我们发现，与传统的（$Q=1$）SkX不同，当费米能级越过各个能带时，Hall量子化数平均增加了$1/Q$.我们将这一结果归因于Berry相${\cal{C}}$是在动量空间中测量的，而单个Skyrmion $Q$的拓扑数是在实空间中测量的.由于$Q=1=1/Q$的存在，这种互逆性不影响传统的SkX。
2019-10-16 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
Magnetic skyrmion crystal at a topological insulator surface
我们考虑在拓扑绝缘体表面形成的磁性skyrmion晶体。讨论了螺旋Dirac表面态与周期性Néel或Bloch skyrmion织构之间的交换相互作用，得到了电子能带结构，并讨论了对称性对能量和Berry曲率的约束.我们发现Néel和Bloch的情况下，与后者一般允许多带低能量紧束缚表示，其参数是严格约束的对称性之间的实质性的差异。我们明确地计算相关的Wannier轨道，这类似于环状手性束缚态的螺旋狄拉克费米子耦合到一个单一的skyrmion在铁磁背景。我们构建了一个两带紧束缚模型与真正的最近邻跳跃，捕捉低能量带的显着拓扑特征。我们的研究结果是相关的磁性拓扑绝缘体（TI），以及TI磁性薄膜异质结构，其中skyrmion晶体可能是稳定的。
2022-02-13 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Crystal from RKKY Interaction Mediated by 2D Electron Gas
我们考虑一个C $_6$不变的磁矩晶格通过近藤交换$J$与二维电子气（2DEG）耦合。磁矩之间的有效Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用在磁场和易轴各向异性的存在下稳定了磁性skyrmion晶体。这种机制的一个吸引人的方面是磁有序波矢量${\mathbf Q}_ν$（$ν=1,2,3$）的大小由费米波数$k_F$：$|{\mathbf Q}_ν |=2k_F$决定。因此，当$J$与费米能$ε_F$相当时，对2DEG的霍尔电导率的拓扑贡献变为量子化值$e^2/h$的量级。
2020-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergent elastic waves in skyrmion crystals with finite frequencies at long wavelength limit
固体中的一个基本事实是，当波数接近零时，弹性波的频率消失\cite{6}。在这里，我们从理论上表明，当研究Skyrmion晶体（SkX）的晶格振动时，这一事实被推翻，即，周期性排列的拓扑非平凡自旋孤子称为磁skyrmions。作为涌现晶体，SkX具有称为“涌现声子”的集体激发，其描述了由晶格振动（类似于普通声子的声学分支）和晶格内振动（类似于普通声子的光学分支）引起的SkX的动力学。我们发现，即使在长波长极限下，SkX中出射声子的晶格振动和晶格内振动也是耦合的，从而存在多种类型的有限频率的“出射弹性波”（引起SkX晶格振动的模式）。这种现象起源于动能的Berry相形式，通常适用于自旋的涌现结晶态。我们的结果表明，磁涌现晶体的动力学本质上不同于普通晶体。
2019-05-10 cond-mat.mes-hall
Controllable inter-skyrmion attractions and resulting skyrmion-lattice structures in two-dimensional chiral magnets with in-plane anisotropy
研究了具有倾斜磁场面内各向异性和（011）薄膜上磁晶各向异性的二维手征磁体中skyrmion间相互作用和稳定自旋组态。我们发现，在这两种情况下，一个小的变形的skyrmion形状使skyrmion间的相互作用各向异性，和skyrmion弱约束沿一定的方向，由于紧急吸引力的相互作用。此外，当磁晶各向异性与塞曼能量相当时，嵌入均匀磁化中的skyrmion通过在它们之间创建磁畴而紧密结合。磁畴的形成，以及因此skyrmion间相互作用的强度，可以由外部磁场的方向控制。各向异性相互作用也影响Skyrmion晶体（SkX）相中的Skyrmion取向。通过蒙特卡罗模拟和微磁学模拟，我们获得了SkX相的细长三角形晶格结构。特别地，在存在强磁晶各向异性的情况下，磁畴出现在晶格结构的背景中，并且在畴壁上对准的双分子形成细长的三角形晶格。我们还发现了一个参数区域，SkX相位是稳定的，由于skyrmion间的吸引力。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall
Magnons reveal topology and dynamics of a skyrmion crystal
SPEC, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay（物质科学国家实验室, 法国原子能和替代能源委员会, 法国国家科学研究中心, 巴黎萨克雷大学）；TCM Group, Cavendish Labo（卡文迪许实验室理论凝聚态物理组）
研究通过纳米级石墨烯结中斯格明子晶体对磁振子输运的影响，利用磁振子计数波动探究其动力学，建立了对量子霍尔型绝缘基态拓扑自旋纹理的实空间探测，为石墨烯系统拓扑有序相研究提供机会。
2026-07-20 cond-mat.mes-hall
Rayleigh Edge Waves in Two-Dimensional Crystals with Lorentz Forces -- from Skyrmion Crystals to Gyroscopic Media
在线性弹性理论的框架内，我们研究了由于Berry项而具有破缺的时间反演和宇称对称性的二维弹性固体的边缘Rayleigh波。作为我们的主要例子，我们研究的弹性边缘波沿边界的二维skyrmion晶格内托管的薄膜手征磁铁。我们发现瑞利模的传播方向不仅取决于薄膜的手征性，而且还取决于晶体的泊松比。我们发现了三个定性不同的区域区分的低频边缘波的手征性，并研究其性质。为了说明瑞利边缘波的实时性，我们进行了有限差分模拟的模型。除Skyrmion晶体外，我们的结果也适用于旋弹介质和屏蔽Wigner晶体在磁场中的边缘波。我们的工作开辟了一条途径，控制操纵弹性信号沿边界的晶体与破缺的时间反演对称性。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
DC spinmotive force from microwave-active resonant dynamics of skyrmion crystal under a tilted magnetic field
我们从理论上证明，在倾斜磁场下激发限制在准二维磁体中的skyrmion晶体的微波激活自旋波模式，可以产生具有大直流分量的时间振荡自旋驱动电动势或电压。当微波频率调谐到Skyrmion晶体的称为“旋转模式”和"呼吸模式”的特殊自旋波模式的本征频率时，振荡电压的DC分量和AC幅度显著增强，而DC分量的符号取决于微波极化和自旋波模式。这些结果提供了一种有效的手段，通过使用skyrmion托管磁体将微波转换为直流电压，并通过调谐微波频率来切换电压的符号，这是自旋电子器件的重要功能。
2019-07-01 cond-mat.mes-hall
Multiply periodic states and isolated skyrmions in an anisotropic frustrated magnet
多重周期态出现在各种各样的物理环境中，如瑞利-贝纳德对流，法拉第波，液晶，铁磁薄膜中的畴图案和最近在手性磁体中观察到的skyrmion晶体。在这里，我们研究了一个简单的各向异性阻挫磁体模型，并表明其零温相图包含许多多q状态，包括skyrmion晶体。我们澄清这些国家的稳定机制，讨论其多铁性和制定规则，寻找新的skyrmion材料。除了skyrmion晶体，我们发现稳定的孤立的skyrmion拓扑电荷1和2。受抑磁体中孤立skyrmions的物理性质是非常丰富的。它们的静动力学性质受到新的零模-- Skyrmion螺旋度的强烈影响。
2015-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Damping of Skyrmion Crystal Eigenmodes due to Spontaneous Quasiparticle Decay
Skyrmion晶体的元激发同时经历了由拓扑非平凡非共线织构引起的突现磁场和非谐相互作用。由此产生的平带引起强烈的自发准粒子衰变，穿着skyrmion晶体的本征模有限的零温度量子寿命。通过改变磁场来扫描谱中的平带，导致外部可控的能量选择性磁振子击穿。特别是，我们发现，三个基本模式，即，逆时针、呼吸和顺时针模式表现出不同的衰减行为，顺时针（逆时针）模式是这三种模式中最不（最）稳定的模式。
2020-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A theory of skyrmion crystal formation
介绍了手性磁性薄膜中Skyrmion晶体（SkX）形成的一般理论及其热力学行为。当表征Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用强度的参数$κ$足够大时，手性磁性薄膜可以具有任意Skyrmion密度的亚稳态.在没有磁场的情况下，无限薄膜的最低能态是占据整个薄膜的一个长的锯齿形分叉条纹skyrmion。在垂直于薄膜的中间场下，最低能态具有有限的skyrmion密度。这就是为什么手征磁性膜通常在低场下处于条纹状态，并且当$κ$高于临界值时，SkX仅在最佳场附近。当$κ$低于临界值时，无论有无场，最低能态都是条带状螺旋态。多亚稳态解释了薄膜中不同亚稳态的热力学路径依赖性。$κ$值随温度的降低解释了为什么SkX在许多Skyrmion系统中在低温下成为亚稳态。这些发现为SkX操作和基于skyrmion的应用开辟了新的途径。
2022-04-13 cond-mat.mes-hall
Quantized Anomalous Hall Effects in Skyrmion Crystal
从理论上研究了无外磁场时Skyrmion晶体中量子化的反常霍尔效应。当SkX的晶格常数为$\sim1$ nm时，其出射磁场可达$\sim4000$ T量级。能带结构是不平坦的，但在低电子密度区域具有有限的带隙。我们还研究了skyrmion尺寸、载流子密度、无序度和温度等实现QAHE的条件。在相应的均匀磁场下比较SkX和系统，前者对温度比后者更脆弱，因为间隙减小了$\sim$ 1/5，而它们对无序几乎同样稳健。因此，可以预期，即使在室温下具有强无序，当电子密度为每一个Skyrmion一个数量级时，SkX系统的QAHE也可以实现。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall
Topological spin waves in the atomic-scale magnetic skyrmion crystal
本文研究了二维自旋晶格模型中三角形Skyrmion晶体在Heisenberg交换、Dzyalonshinkii-Moriya相互作用、Zeeman耦合和单轴各向异性相互作用下的自旋波。计算的自旋波带具有有限的Berry曲率，在某些情况下，导致非零的陈数，使这个系统在拓扑上不同于传统的磁振子系统。我们计算的边缘自旋波，预计从体边界对应原理，并表明他们是手征，这使得他们免疫弹性后向散射。我们的结果说明了拓扑相位可以发生在自生涌现超晶格在介观尺度。
2015-11-25 cond-mat.mes-hall
Tunable Skyrmions in a Topological Wigner Crystal
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Rutgers, The State University of New Jersey（新泽西州立罗格斯大学）；The University of Tennessee（田纳西大学）
该研究通过拓扑维格纳晶体的赝自旋相互作用模型，揭示了铁磁海森堡交换J与手性相互作用γ的竞争可稳定密度随γ/J连续调节的零场斯格明子晶体，明确了铁磁拓扑维格纳晶体的相图。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Reservoir Computing with Spin Waves in Skyrmion Crystal
本研究提出利用斯格明子晶体中传播的自旋波构建储备计算系统，验证了其具备储备计算所需的关键特性，且无需复杂纳米加工，为高性能自旋电子储备器件研究提供新方向。
2022-03-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thermoelectric effect of skyrmion crystal confined in a magnetic disk
本文从理论上提出磁盘中受限旋转斯格明子晶体在温度梯度下可产生径向自旋动势，从而实现热到电的转换，为自旋电子学热电器件提供新思路。
2023-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Meron, skyrmion, and vortex crystals in centrosymmetric tetragonal magnets
最近的实验证实了手征磁体Co $_8$ Zn $_9$ Mn $_3$中的介子和skyrmion拓扑自旋织构之间的转换[S.- Z. Lin等人，Phys. Rev. B 91，224407（2015）; X. Z. Yu等人，Nature 564，95（2018）]证实了2009年发现的skyrmion晶体[S. Mühlbauer等人，Science 323，915（2009）]只是冰山一角。拓扑结构的晶体，包括skyrmions，merons，vortices和monopole，可以通过组合简单的物理成分来稳定，如晶格对称性，挫折和自旋各向异性。目前的挑战是找到这些成分的组合，产生特定的拓扑自旋纹理。在这里，我们报告了一个简单的机制，稳定的meron，skyrmion，和涡旋晶体中心对称的tetraquartz磁铁。特别地，即使在没有磁场的情况下也可以形成meron/skyrmion晶体。磁场的应用导致了丰富多样的拓扑自旋织构，这些织构在理论的长波长极限下仍然存在。当传导电子耦合到自旋时，这些拓扑自旋纹理扭曲电子波函数，以诱导陈绝缘体和Weyl半金属特定的带填充分数。
2021-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Bubble and Skyrmion Crystals in Frustrated Magnets with Easy-Axis Anisotropy
我们澄清了出现多个${\bf Q}$结构的晶格和易轴自旋各向异性的阻挫磁体的条件。通过考虑磁体的交换相互作用在动量空间中具有多个全局最小值，我们发现，这两种类型的各向异性稳定三重${\bf Q}$秩序。适度的各向异性导致磁场诱导的skyrmion晶体，其演化成气泡晶体以增加空间或自旋各向异性。气泡晶体表现出准连续的（魔鬼的楼梯）温度依赖的有序波矢，阻挫交换和强易轴各向异性之间的竞争的特点。
2016-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Domain Wall Networks as Skyrmion Crystals in Chiral Magnets
本文研究具有四方各向异性的手性磁体基态，发现畴壁网络是稳定基态且其畴壁结为半拓扑荷斯格明子，从而构成斯格明子晶体，并证明畴尺寸可由外磁场调控。
2025-09-23 cond-mat.mes-hall hep-th
Nonlinear emergent elasticity and structural transitions of skyrmion crystal under uniaxial distortion
出射晶体是“出射粒子”的周期性排列，即，原子或其电荷/自旋/轨道的局部集体行为。这些在各种系统中广泛观察到的新物质状态可能会在机械力下变形，其弹性与底层材料的弹性截然不同。然而，它们在强磁场下的非线性和临界行为迄今尚不清楚。本文采用三种不同的方法，从理论上研究了单轴变形下Skyrmion晶体（SkX）的非线性弹性和结构转变。在适当的磁场条件下，在中等拉伸下，SkX表现为韧性材料，具有负交叉弹性刚度和负涌现泊松比。在强应变下，我们观察到最多六个相变，导致出现四个新的新兴晶体，是晶体亚稳。当受到外部载荷时，涌现晶体在全球范围内旋转，其组成“粒子”具有无限的变形能力，这使得它们具有奇异的多态性。
2018-12-15 cond-mat.mes-hall
Gyrotropic elastic response of skyrmion crystals to current-induced tensions
本文从理论上研究了电绝缘手征磁体中的Skyrmion晶体在相邻金属层的电流感生自旋力矩作用下的动力学行为。我们开发了一个弹性理论，占的gyrotropic力所产生的非平凡的拓扑结构的自旋纹理，由于交换的线性和自旋角动量与金属水库，和耗散在大部分的膜的边界处的张力。斯基尔米恩晶体的稳定平移由电流引起的张力触发，随后由耗散力维持，在金属中的巡回自旋上产生电动势。这种现象应该被揭示为一个负的阻力在一个开放的两个终端的几何形状，或等效地，作为一个积极的磁阻时，终端并联连接。我们提出了非本地传输测量这些显着的功能作为一种工具来表征绝缘手征磁体的相图。
2017-07-08 cond-mat.mes-hall
Klein tunneling of the electronic states in the gate voltage modulated skyrmion crystal
School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology（华南理工大学物理与光电学院）
研究展示了Skyrmion晶体中电子态的Klein隧穿现象，通过格林函数技术计算了电子穿过静电势垒的传输概率，揭示了其与石墨烯相似的拓扑性质。
2021-05-16 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
