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
Micromagnetic study of skyrmion stability in confined magnetic structures with perpendicular anisotropy
Skyrmions是一种新兴的自旋拓扑结构，在未来的数据存储和自旋电子学应用中具有潜在的革命性意义。磁性材料中Skyrmion的存在和稳定性通常与块状磁体或缺乏反转对称性的磁性薄膜中Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）的存在有关。虽然已经提出了一些方法来产生孤立的skyrmions在薄膜与自旋电子器件，一个彻底的研究条件下，skyrmions将保持稳定，以便在集成的自旋电子器件中进行操作仍然是一个悬而未决的问题。这种结构的稳定性被认为是垂直磁各向异性（PMA）、磁致伸缩以及几何结构与静磁学之间的相互作用的理想组合的结果。在目前的工作中，我们展示了一些微磁性的结果，支持以前的实验观测磁skyrmions在自旋阀堆栈具有广泛的范围内的磁电阻值。通过对钴基盘的微磁学模拟，我们得到了不同PMA、不同介电常数和几何参数下的磁基态组态。Skyrmion数，对应的拓扑电荷，计算在所有情况下，并确认发生孤立的，稳定的，轴对称的skyrmion的几种组合的dielectric和各向异性常数。在磁盘的skyrmions的稳定性，然后在磁场和自旋极化电流下，在有限的温度下，突出这些自旋织构在自旋电子器件的适用性的限制。
2017-09-22 cond-mat.mes-hall
Paths to collapse for isolated skyrmions in few-monolayer ferromagnetic films
磁性Skyrmions是具有手性Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，简称DZ-M）的材料中的拓扑自旋构型，其对于存储或处理信息具有潜在的用途。到目前为止，已经发现，在一些散装材料，但也可以在原子薄的磁性薄膜与表面接触，大自旋轨道相互作用诱导。最近的实验报告说，孤立的磁性skyrmions可以稳定，甚至在室温附近的几个原子厚的磁性层夹在材料之间，提供不对称的自旋轨道耦合。在这里，我们提出了三种不同的机制的skyrmion崩溃的最小能量路径分析，从头算输入和进行原子自旋模拟的基础上。我们专注于稳定的skyrmion在三个原子层的Co，无论是外延的Pt（111）表面上，或在一个混合多层膜，其中cnondrivially变化，由于不同的cnondrivially之间的竞争，从两侧的Co膜的破坏。在横向有限的系统中，其约束的几何形状导致不良的热稳定性的skyrmion走向崩溃的边界处，我们表明，通过设计的高的扩展膜内的结构与较低或没有的热稳定性解决。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall
Manipulation of hybrid skyrmion dynamics by step DMI approach
本研究提出一种阶梯型 DMI 工程方法，通过微磁学模拟在混合型斯格明子 racetrack 中精确控制斯格明子尺寸与速度，并找到临界 DMI 比率消除斯格明子霍尔效应，实现无 SkHE 的高速稳定斯格明子。
2023-10-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Quantum Collapse of a Magnetic Skyrmion
本文研究了具有Dzyalishinskiii-Moriya（Dzyalishinskii-Moriya）相互作用的磁性薄膜中小Skyrmion的量子坍缩。我们用解析和数值方法研究了Skyrmion的能量和稳定性阈值，这些阈值由外磁场、外磁场和原子晶格决定。导出了描述Skyrmion尺寸和手征角耦合动力学的拉格朗日量。运动方程具有一个瞬子解，对应于通过量子隧穿的Skyrmion underbarrier收缩与随后的崩溃和拓扑电荷的衰减。计算了磁膜中Skyrmion的隧穿率，讨论了观测到量子坍缩所需的条件。
2018-06-10 cond-mat.mes-hall
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
Universal two-stage dynamics and phase control in skyrmion formation
Zhejiang Sci-Tech University（浙江理工大学）
该研究通过双阶段动力学模型揭示了天元形成中手性相关性与各向异性、磁场等参数的相互作用，提出了一种预测和控制磁相的新方法。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall
Ferroelectric control of magnetic skyrmions in two-dimensional van der Waals heterostructures
磁性Skyrmions是一种手性纳米自旋织构，通常由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）引起。最近，在二维（2D）范德华（vdW）铁磁材料（例如Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$）中已经观察到磁skyrmion。Skyrmions的电控制对于它们在低功耗存储技术中的潜在应用是重要的。在这里，我们预测，在Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$单层的铁电体和磁性skyrmions可以通过相邻的2D vdW铁电体在$_{2}$ Se $_{3}$的铁电极化控制。基于密度泛函理论和原子自旋动力学模型，我们发现Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$ /In $_{2}$ Se $_{3}$ vdW异质结中界面对称性破缺产生了相当大的缺陷.我们证明了铁电极化反转可以控制自旋的大小，从而导致Skyrmion的产生和湮灭。此外，我们还发现在In $_{2}$ Se $_{3}$ /Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$ /In $_{2}$ Se $_{3}$异质结构中，随着铁电开关反转Skyrmion手征而改变.预测的电控skyrmion形成可能是有趣的自旋电…
2022-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion-Skyrmion Interaction in a Magnetic Film
本研究数值探究磁性薄膜中两个斯格明子的相互作用，发现同手性斯格明子相斥且长程作用随间距按exp(-d/δ_H)衰减，提出实验测量方案，为拓扑保护磁存储器设计提供参考。
2020-01-01 cond-mat.mes-hall
Asymmetric skyrmion Hall effect in systems with a hybrid Dzyaloshinskii-Moriya interaction
我们研究的电流诱导动力学的skyrmion，是受结构和散装反转不对称。出现了一种混合型的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（DMIs），其形式为界面DMIs和体DMIs的混合。实例包括具有对称类C $_n$的晶体以及由具有非中心对称晶体的铁磁体和具有强自旋轨道耦合的非磁体组成的磁性多层。作为一个惊人的结果，我们发现，在系统中的混合双折射，自旋-轨道-扭矩诱导的skyrmion霍尔角是不对称的两个不同的skyrmion极性（$\pm 1$给出的面外芯磁化），甚至允许其中之一被调谐到零。我们提出了几种实验方法，以实现必要的直线skyrmion运动（零霍尔角）的赛道记忆，即使没有反铁磁相互作用或与另一个磁铁的任何相互作用。我们的结果可以理解在一个简单的图片，通过使用一个全球的自旋旋转映射的混合模型，一个有效的模型，包含纯界面的自旋。形式主义直接揭示了有效自旋力矩和有效电流，导致定性不同的动力学。我们的工作提供了一种利用对称性破缺来消除有害现象的方法，因为混合双折射消除了Skyrmion Hall角。
2018-06-26 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
Skyrmion pinning by disk-shaped defects
在Skyrmion操作中，通过有意创建的磁结构来实现高精度Skyrmion钉扎是重要的。在这里，我们考虑由各种类型的磁盘skyrmion钉扎。在其他研究结果中，我们澄清，在钉扎位置和钉扎潜在的景观，需要区分薄壁skyrmions从厚壁skyrmions，因为根本的差异。一个skyrmion墙喜欢的区域具有较弱的交换刚度，一个较大的磁常数，或较小的磁各向异性，而skyrmion核心经验只有磁各向异性，而不是交换刚度和磁。根据盘的类型、skyrmion类型和盘的相对大小（相对于skyrmion），skyrmion可以固定在盘的对称（中心）或非对称（偏离中心）点。当skyrmion被局域能量极小钉扎时，热扰动可以使skyrmion脱钉，钉扎寿命服从Arkriius定律。有趣的是，当圆盘的大小与skyrmion的大小相当时，skyrmion会发生很大的变形，以至于skyrmion会收缩或膨胀以填满整个圆盘。这些发现对Skyrmion操作很重要。
2022-07-30 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
Ultrasensitive Sub-monolayer Palladium Induced Chirality Switching and Topological Evolution of Skyrmions
手性自旋纹理从根本上是有趣的，与许褚的应用。稳定的手性通常通过在不对称多层膜中引入Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）来实现，其中每层的厚度至少是几个单层。在这里，我们报告了一个超灵敏的手征开关（Ni/Co）n多层诱导盖帽只有0.22单层的Pd。使用自旋极化低能量电子显微镜，我们监测域壁从左手到右手尼尔墙的逐渐演变，并量化的Pd帽层引起的氧化。我们还观察到的手征演变的skyrmion在开关，没有显着的拓扑保护被发现作为skyrmion绕组数的变化。这对应于在Skyrmion手征切换期间< 1阿焦耳的最小能量成本。我们的结果显示了详细的手征性的演变过程中的Skyrmions的符号开关，这是相关的实际应用的Skyrmionic器件。
2022-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical magnetic skyrmions
自旋转移矩（STT）为磁性纳米器件提供了在超低电流和低能量成本下操作的存储器、计算和微波元件的潜力。自旋转移力矩不仅在操纵众所周知的磁性结构（例如畴壁和涡旋）方面有效，而且还可以使以前无法获得的纳米磁性物体（例如磁性液滴和skyrmions）成核。虽然液滴和skyrmion都是孤子，前者是固有的动态和非拓扑，而后者是静态的，但拓扑保护。在这里，我们表明，它是可以将这些属性结合到一个新的拓扑保护的动态skyrmion，它增加了额外的自由度，和功能，液滴和skyrmion为基础的应用程序。与静态Skyrmion不同，动态Skyrmion可以在没有Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）或偶极-偶极相互作用（dipole-dipole interaction，DDI）的情况下成核和维持，并且一旦成核，是与STT和阻尼无关的一般孤子解。在存在大的电子束的情况下，动态skyrmion经历强烈的呼吸，特别是基于skyrmion的存储器和微波应用的前景。
2014-09-18 cond-mat.mes-hall
Effective interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction and skyrmion stabilization in ferromagnet/paramagnet and ferromagnet/superconductor hybrid systems
本文提出位于顺磁或超导基底上的铁磁薄膜中存在有效DMI，该作用由静磁相互作用引起，能在FM/PM系统中稳定Neel型磁斯格明子，并可通过温度调控斯格明子半径。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall
Magnetization Reversal Signatures of Hybrid and Pure Néel Skyrmions in Thin Film Multilayers
我们报告了两个系统中的磁化反转和skyrmion配置的研究- Pt/Co/MgO和Ir/Fe/Co/Pt多层膜，其中磁skyrmion通过偶极和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的组合来稳定（图1）。一阶反射曲线（FORC）图的低介电常数的Pt/Co/MgO和高介电常数的Ir/Fe/Co/Pt表现出明显的差异，这是由微磁模拟确定为指示混合和纯Néel skyrmions，分别。跟踪的演变与偶极相互作用和多层膜中的FORC功能，我们发现，负FORC谷，通常伴随着正FORC峰接近饱和，消失在两个减少偶极相互作用和增强双极性。由于这些条件有利于纯Neel skyrmions的形成，我们提出，由此产生的FORC功能-一个单一的正FORC峰接近饱和-可以作为一个指纹的纯Neel skyrmions在多层膜。因此，我们的研究扩大了效用的FORC分析作为一种工具，用于表征自旋拓扑结构的多层薄膜。
2021-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Manipulation of magnetic solitons under the influence of DMI gradients
本研究通过数值与解析方法探讨了 DMI 梯度对磁性孤子的影响，发现线性 DMI 梯度能引发 Néel 和 Bloch 型斯格明子等结构的特定运动，为二维材料低功耗磁化操控提供了新思路。
2023-05-24 cond-mat.mes-hall
Effects of interlayer Dzyaloshinskii-Moriya interaction on the shape and dynamics of magnetic twin-skyrmions
University of Hamburg（汉堡大学）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利科学院维格纳物理研究中心）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）
层间Dzyaloshinskii-Moriya相互作用影响磁双扭丝状体的形状和动力学，通过改变自旋构型和螺旋性实现对涡旋速度和Hall角的调控。
2026-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ground State Properties of Quantum Skyrmions described by Neural Network Quantum States
本文利用神经网络量子态结合变分蒙特卡罗研究二维DMI海森堡模型中量子斯格明子的基态性质，发现中心自旋解纠缠可用于非破坏探测，并提出识别和缓解小DMI区域神经网络描述困难的方法。
2023-09-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Self focusing Hybrid Skyrmions in spatially varying canted ferromagnetic systems
磁性Skyrmions是磁性薄膜中的准粒子配置，可以作为超小型全电子非易失性存储器的信息承载位。Skyrmions可以成核，并由重金属底层驱动的电流的自旋轨道扭矩驱动。沿着旋光路径，马格努斯力可以导致一个skyrmion在边界处湮灭。通过结合界面和体Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（DMI），例如通过在具有高自旋轨道耦合的重金属层顶部使用B20材料，可以设计出一种混合skyrmion，它将以零马格纳斯力平行于赛道行进。我们发现，通过使用一个空间变化的界面上，一个混合skyrmion将自动自聚焦到这样的轨道，其畴角沿路径演变。此外，使用一个栅极驱动的电压控制的磁各向异性，我们可以控制混合skyrmion的轨迹和它的最终收敛路径和车道选择在一个赛道几何。
2021-01-09 cond-mat.mes-hall
Skyrmions in coupled spin torque nano-oscillator structures
在目前的工作中，使用微磁学模拟，我们表明，磁耦合效应在自旋力矩纳米振荡器（STNO）的耦合系统中的skyrmion的创建过程中起着非常重要的作用。首先，我们已经确定了一个孤立的STNO的磁基态的垂直单轴各向异性（PUA）和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的不同值（PZ）。接下来，我们施加了一个垂直的脉冲极化电流密度（J），并发现有可能从基态为单个磁畴的圆盘中产生亚稳态的Néel skyrmion。从这些结果中，我们获得了极化电流强度与施加电流脉冲的时间的相图，对于不同的参数值，例如PUA、PSNR和STNO之间的距离。我们的研究结果表明，根据STNO之间的分离距离，所需的电流密度，以创建一个skyrmion的变化，由于磁相互作用。
2018-12-11 cond-mat.mes-hall
Effect of Magnetic Anisotropy and Gradient-Induced Dzyaloshinskii-Moriya Interaction on the Formation of Magnetic Skyrmions
本研究结合MFM、磁测量、拓扑霍尔效应及布里渊光散射，揭示g-CoPt单层中磁各向异性与梯度诱导DMI对斯格明子尺寸、密度和稳定性的协同影响。
2025-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generic skyrmion phase diagram in ferrimagnetic films
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Chinese University of Hong Kong (Shenzhen)（香港中文大学（深圳））
研究铁磁性薄膜中Skyrmion稳定性与耦合强度的关系，引入新的参数描述强弱耦合过渡，建立统一框架。
2026-04-23 cond-mat.mes-hall
Skyrmions in magnetic tunnel junctions
在这项工作中，我们证明了skyrmions可以成核的磁隧道结（MTJ）的自由层与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya相互作用）的自旋极化电流的协助下，从钉扎层的杂散场。所产生的skyrmions的大小、稳定性和数量可以通过磁场强度或杂散场分布来调节。讨论了杂散场与等效场的相互作用。提出了一种具有多级隧穿磁电阻效应的器件，为基于Skyrmion-MTJ的多位存储和人工神经网络计算奠定了基础。我们的结果可能有助于skyrmions的有效成核和电检测。
2018-03-14 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Current-induced skyrmion generation and dynamics in symmetric bilayers
磁性Skyrmions是一种表现为准粒子的纹理，它在拓扑上不同于其他状态。他们在具有破缺反转对称性的系统中的发现引发了对在室温下含有这种磁相的材料的研究。它们的拓扑性质结合手性相关的自旋轨道矩使它们成为在纳米尺度上控制磁化强度的有趣对象。在这里，我们表明，一对具有相同的拓扑电荷和相反的手征耦合的skyrmions可以稳定在一个对称的磁性双层系统相结合的Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）和偶极耦合效应。这种效应为Skyrmion稳定化开辟了一条新的途径，具有更低的介电常数。然后，我们证明了在一个单一的设备，两个不同的电极，这样的skyrmions可以有效地和独立地写入和移动的电流在大的速度。利用旋力作为拓扑滤波器，进一步证实了所观测到的准粒子的skyrmionic性质。这些结果为新兴的自旋电子技术奠定了基础，其中关于skyrmion稳定性，成核和传播的问题至关重要。
2017-02-23 cond-mat.mes-hall
Intrinsic skyrmions in monolayer Janus magnets
Skyrmion是一种具有保护拓扑结构的局域孤子自旋织构，在高密度、高能效的逻辑和存储器件中具有重要的应用前景。近年来，人们在磁性薄膜中发现了磁性skyrmions，并发现它们可以通过界面间的Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）和外部磁场来稳定。磁性单层材料中的特殊效应尚未得到深入研究。在这里，我们研究了一个家庭的单层Janus范德华磁体，MnSTe，MnSeTe，VSeTe，和MnSSe的内禀磁skyrmions，通过第一性原理计算结合微磁学模拟。具有面外几何非对称性和强自旋轨道耦合（SOC）的单层Janus MnSTe、MnSeTe和VSeTe具有大的内禀自旋角动量，这可以在零磁场下稳定单层MnSTe和MnSeTe中的亚50 nm内禀skyrmions。而易磁化轴在面内的单层VSeTe形成磁畴而不是skyrmions。此外，skyrmions的大小和形状可以通过外部磁场来调节。因此，我们的工作激发了一个新的远景，寻找内在的skyrmions在原子尺度的磁铁。
2019-10-30 cond-mat.mes-hall
Azimuthal Spin Wave Excitations in Magnetic Nanodots over the Soliton Background: Vortex, Bloch and Néel-like skyrmions
我们研究了圆形铁磁纳米点在不同的非均匀、拓扑非平凡磁化状态下的方位角自旋波（SW）激发，特别是涡旋、布洛赫型skyrmion和Néel型skyrmion态.这些状态之间的SW谱的连续映射是通过逐渐改变面外磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya交换相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya exchange interaction，Dzyaloshinskii-Moriya）来实现的。我们的研究表明，提升SW频率简并和频率水平的系统学的变化。这种变化是由几何Berry相位引起的，该相位存在于涡旋态中的点边缘局域SW中，并且在Skyrmion态中消失。此外，沟道的方位角SW本地化的skyrmion边缘的存在，并诱导大的频率分裂。这是由于非互易性引起的，而呼吸和回旋模式的耦合与孤子运动有关。最后，一个有效的耦合的动态磁化在skyrmion状态的均匀磁场的纳米点与非圆对称。
2017-11-20 cond-mat.mes-hall
Energy efficient and fast reversal of a fixed skyrmions with spin current assisted by voltage controlled magnetic anisotropy
最近的工作[1，2]表明，具有自旋转移矩（STT）的铁磁反转在存在磁致伸缩的情况下需要比切换相同尺寸和垂直磁各向异性（PMA）的典型铁磁体更多的电流。然而，benefit促进稳定的skyrmion和我们报告说，当垂直各向异性调制（减少）的skyrmion和铁磁体，它需要更小的电流来扭转固定的skyrmion比扭转铁磁体在同一时间，或skyrmion扭转速度比铁磁体在类似的电流水平。我们表明，严格的微磁模拟和能量画像的skyrmion切换进行沿不同的路径在非常低的PMA，这导致在所需的自旋电流或反转所需的时间显着减少。这可以具有存储器应用的潜力，其中标准STT-RAM的相对简单的修改以包括与软磁层相邻的重金属并且具有隧道势垒的适当设计可以导致基于固定skyrmions的反转的能量高效和快速磁存储器器件。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall
Twisted domain walls and skyrmions in perpendicularly magnetized multilayers
我们提出了一个分析理论来描述三维磁性纹理的垂直磁化的磁性多层膜中出现的静磁相互作用和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）的存在下。我们证明，在多层畴壁开发一个复杂的扭曲结构，即使是具有较强的扭曲的薄膜仍然存在。这种扭曲的起源是表面体积杂散场相互作用，表现为一个深度依赖的有效场，其形式模仿的有效场。我们发现，壁扭曲的平衡skyrmion或域的大小有轻微的影响，但可以显着影响电流驱动的动力学。我们的结论是基于推导出的静磁能的解析表达式，并证实了微磁学模拟。
2018-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Chiral Damping on the dynamics of chiral domain walls and skyrmions
摩擦力在我们日常生活中经历的大多数物理过程中起着至关重要的作用。例如，从我们走路或游泳的能力，到设定移动车辆的速度和燃油效率的界限。在磁性系统中，自旋轨道力矩（SOT）引起的手征畴壁（DW）和Skyrmions（SK）的位移也容易产生摩擦。手征阻尼是Dzyaloshinskii Moriya相互作用的耗散对应物，在这些动力学中起着核心作用。尽管实验观察和大量的理论研究证实了它的存在，手征阻尼对DW和SK动力学的影响仍然难以捉摸，因为很难区分手征阻尼。在这里，我们揭示了手征阻尼对电流和磁场驱动的DW和SK的流动运动的影响。我们使用静态面内场来提升手征简并度。随着面内场的增加，手征不对称性改变符号。当单独考虑时，无论是手征阻尼还是手征阻尼都不能解释不对称性的符号反转，我们证明这是它们竞争效应的结果。最后，数值模拟揭示了手征耗散的非线性性质及其对稳定移动SK的关键作用。
2022-01-26 cond-mat.mes-hall
Creation of domain-wall Skyrmions in chiral magnets
研究了手性磁体中磁性斯格明子被畴壁捕获的过程，发现通过旋转畴壁相位可克服排斥力形成稳定的DW-斯格明子，并揭示了畴壁摧毁斯格明子的机制及多体产生的可能性。
2025-09-16 cond-mat.mes-hall hep-th
Stability of (Active) Bilayer Skyrmions in Synthetic Antiferromagnets
Universidade Federal de Pernambuco（巴西联邦伯南布哥大学）；University of Antwerp（安特卫普大学）
研究双层合成反铁磁体中Skyrmion的稳定性，通过分析同异手性系统中崩溃路径，发现层间耦合和各向异性对稳定性有显著影响。
2025-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
The effect of boundary-induced chirality on magnetic textures in thin films
在寻求磁性器件的磁性化过程中，边界和表面的影响变得越来越重要。在这里，我们展示了最近预测的边界诱导的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya）如何影响具有$C_{\infty v}$对称性和垂直磁各向异性的铁磁薄膜的磁化强度。对于一个均匀磁化的薄膜，我们发现一个表面扭曲时，在散装磁化是倾斜的面内外场。这种由边界引起的扭曲引起的表面扭曲不同于在手性磁体边缘观察到的内部扭曲引起的常见倾斜。此外，我们发现，由于边界引起的扭曲强烈影响的磁畴壁在表面的宽度。我们还发现，skyrmion半径增加的深度的膜，与skyrmion的平均尺寸增加边界诱导的电子自旋。这种增加表明，边界诱导的双折射有助于skyrmion的稳定性。
2018-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Light-induced anisotropic skyrmion and stripe phases in a Rashba ferromagnet
提出了一种利用外部非共振泵浦来控制强自旋轨道耦合铁磁层中的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的方法。结合理论分析和数值模拟的$s$ - $d$ -like模型，我们表明，线偏振的非共振光可能有助于稳定新的非共线磁相诱导的磁的各向异性强。我们还研究了如何与电磁泵的应用程序可以控制的稳定性，形状和大小的个人skyrmions，使他们适合潜在的应用。
2017-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposal for a micromagnetic standard problem for materials with Dzyaloshinskii-Moriya interaction
了解Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction，简称Dzyaloshinski-Moriya interaction）在螺旋磁序形成中的作用，以及缺乏反转对称性的磁系统中skyrmions的出现，由于新型自旋技术的巨大潜力，人们越来越感兴趣。作为Skyrmions宿主的候选材料包括属于B20族的材料，如FeGe，已知用于稳定布洛赫类Skyrmions，界面系统如钴多层膜或Ir（111）顶部的Pd/Fe双层，已知用于稳定Néel类Skyrmions，以及最近，具有晶体对称性的合金，其中反Skyrmions被稳定。微磁模拟已成为一种标准的方法，以帮助设计和优化的自旋电子和磁性纳米器件，也适用于建模的设备应用程序，使使用skyrmions。几个公共领域的微磁仿真软件包，如OOMMF，MuMax 3和Fidimag已经提供了不同的磁参数的实现。因此，非常希望提出一个所谓的微磁标准问题，它将允许一个基准测试和测试不同的软件包，以类似的方式，是做的铁磁材料，而没有超导。在这里，我们提供了一系列定义明确且日益复杂的计算问题，用于磁性材料。我们的测试问题包括1D，2D和3D域，自旋波动力学的存在下，自旋波，和验证的分析和数值解，包括均匀磁化，边缘倾斜，自旋波和skyrmion形成。这组问题可以被新的微磁模拟代码的开发者和…
2018-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Deflection of (anti)ferromagnetic skyrmions at heterochiral interfaces
设计具有空间异质性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）的磁性纳米结构是实现潜在器件中磁skyrmions的先进限制和控制的一条有前途的途径。在这里，我们讨论了理论上如何skyrmion相互作用的异手界面，使用微磁学模拟和分析参数。我们表明，一个异手界面偏转的铁磁（FM）skyrmions的轨迹，这种偏转的程度是由所施加的自旋极化电流和跨界面的不同的介电常数调谐。此外，我们表明，这种偏转的FM skyrmion的特性，是完全不存在的反铁磁（AFM）的情况下。反过来，我们发现，AFM skyrmion实现更高的速度比FM对应，但经历更强的约束在纳米工程异手性轨道，这加强了AFM skyrmion作为一个有利的选择skyrmion为基础的设备。
2018-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-Tunable Skyrmions and Merons in Magnetic Nanodisks via Spatially Engineered Anisotropy
China University of Mining and Technology（中国矿业大学）；University of Antwerp（安特卫普大学）；Zhejiang University（浙江大学）
该研究通过空间调控各向异性，在无DMI的非手性磁系统中稳定了斯格明子与meron拓扑自旋纹理，实现了其可控磁响应及可重构磁振子元件的应用。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of spatially engineered Dzyaloshinskii-Moriya interaction in ferromagnetic films
Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（英语：Dzyaloshinskii-Moriya interaction）是一种有利于形成畴壁的手性相互作用。最近的实验和从头计算表明，有多种方法可以改变垂直磁各向异性铁磁薄膜中界面感应磁化强度。本文从理论上揭示了空间变化的磁势对薄膜磁态的影响。在这样的异手性二维结构中，我们报告了几个新兴的现象，从平衡自旋倾斜在不同的区域之间的界面，在特别强的限制域壁和skyrmion内的高的自旋轨道，先进的应用程序，如域剪裁几乎随意，磁振子波导的设计，并大大改善skyrmion赛道内存。
2017-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band filling effects on the emergence of magnetic skyrmions: Pd/Fe and Pd/Co bilayers on Ir(111)
结构相似的过渡金属系统可以具有广泛不同的磁性。一个最好的例子是在Ir（111）上的双层膜，其中Pd/Fe/Ir（111）基态具有良好建立的非共线自旋织构，而Pd/Co/Ir（111）呈现铁磁（FM）单畴。为了揭示这些不同的磁行为的起源，在这里进行的Pd/Fe和Pd/Co双层膜的Ir（111）的研究。基于所获得的\textit{ab-initio}电子结构、交换耦合参数（$J_{ij}$）和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（π），我们证明，虽然在Pd/Co/Ir（111）中π是显著的，但两种成分在Pd/Fe/Ir（111）中的非共线性起源中起着关键作用：磁挫的存在和更大的面内π，两者都具有长程影响。在这两个系统中的$J_{ij}$和$J_{ij}$的行为可以解释在一个简单的刚性带状模型。此外，通过将磁参数从Pd/Co/Ir（111）调整到Pd/Fe/Ir（111）\textit{ab-initio}值进行自旋动力学模拟，我们可以找到原始FM Pd/Co/Ir（111）中出现skyrmion相的条件。
2022-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of stable nanoscale skyrmions in monolayer Fe$_5$GeTe$_2$
本文通过第一性原理计算和原子自旋模拟，预测单层Fe$_5$GeTe$_2$中因强DMI和适中磁晶各向异性可在约2 T以上磁场下稳定直径小于10 nm的斯格明子，其能量势垒与先进过渡金属超薄膜相当，且在20 K下可稳定数小时。
2024-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba-type Dzyaloshinskii-Moriya interaction, perpendicular magnetic anisotropy and skyrmion states at 2D materials/Co interfaces
我们报告了在包括六方氮化硼（h-BN）和Co的界面处的显著的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）和垂直磁各向异性（PMA）。通过比较石墨烯/Co和h-BN/Co界面处的这些现象的行为，发现后者中的介电常数作为Co厚度的函数增加，并且超过三个单层稳定，与石墨烯/石墨烯层中的介电常数相比具有一个数量级的大值。Co，其中，ω显示相反的减少行为。同时，两种系统的PMA显示出类似的趋势，石墨烯/Co的值较大，并且对于Co的所有厚度范围没有显著变化。使用微磁模拟，我们证明，在大范围的Co厚度内保持稳定的如此显着的DMI和PMA值会在200- 200范围内的小外加场下形成skyrmion。250 mT至100 K温度。这些发现为在自旋轨道电子器件中集成二维（2D）材料开辟了进一步的可能性。
2021-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Hall viscosity for skyrmion via magnon interaction
University of Wisconsin-Parkside（威斯康星大学帕克赛德分校）
该研究通过全阶时间平均磁振子贡献，从 DMI 中识别出与斯格明子荷成正比的霍尔黏度，并分析其对霍尔角及阻尼等参数的影响。
2025-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-th
Curvature-stabilized three-dimensional spiral states and local-field nucleation of skyrmions on spherical caps
TU Wien（维也纳工业大学）；University of Vienna（维也纳大学）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科技研究院）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）；Helmholtz–Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）
本研究通过局部磁场在曲面表面诱导形成磁自旋涡，展示曲面薄膜作为稳定单个自旋涡的平台，为研究界面与曲率诱导DMI相互作用提供新方法。
2026-10-30 cond-mat.mes-hall
A new skyrmion topological transition driven by higher-order exchange interactions in Janus MnSeTe
CEMES, Université de Toulouse, CNRS（图卢兹大学CNRS CEMES）；Institute of Theoretical Physics and Astrophysics, University of Kiel（基尔大学理论物理与天体物理研究所）；Kiel Nano, Surface, and Interface Science (KiNSIS), University of Kiel（基尔大学基尔纳米、表面与界面科学研究所）
该研究通过第一性原理计算和原子自旋模拟，发现Janus MnSeTe中由高阶交换相互作用驱动的新拓扑转变，揭示了高阶交换相互作用在Skyrmion拓扑转变中的新作用，并展示了Janus MnSeTe作为二维Skyrmionics平台的鲁棒性。
2025-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anatomy of Dzyaloshinskii-Moriya Interaction at Co/Pt Interfaces
自旋之间的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya Interaction，简称DZ-M）是由缺乏反转对称性的磁性材料中的自旋-轨道耦合引起的。铁磁层在铁磁（FM）和重铁磁（NM）金属之间的界面上起着至关重要的作用，形成了称为磁skyrmions的拓扑结构，这对超密度信息存储和自旋电子器件非常有吸引力。自旋轨道力矩驱动的快畴壁（DW）动力学也起着至关重要的作用。在这里，我们提出的第一性原理计算澄清的主要特点和微观机制的Co/Pt双层膜中的掺杂。被发现主要位于界面Co层，起源于相邻NM层提供的自旋轨道能量。此外，没有直接的相关性被发现在Pt的磁性和邻近感生之间。这些结果澄清了潜在的机制，在FM/NM双层，并应有助于优化材料组合的skyrmion和DW为基础的存储和存储设备。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Typical skyrmions versus bimerons: a long-distance competition in ferromagnetic racetracks
在过去的几年里，拓扑保护集体模式的磁化引起了人们的广泛关注。其中，Skyrmion和Merons一直是深入研究的对象。特别地，拓扑skyrmion是具有整数skyrmion数$Q$的对象，而merons具有半整数skyrmion电荷$q$。在这项工作中，我们考虑了一个$Q=1$ skyrmion，由一个meron和一个antieron（bimeron），在铁磁赛道位移，争论与其更著名的对手，典型的$Q=1$圆柱对称skyrmion的长距离竞争。这两种拓扑结构都诱导了马格努斯力，然后受到霍尔效应的影响。的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（$DMI$）存在于某些材料，并能够诱导$DMI$ -skyrmions的影响进行了分析。我们的主要目的是比较这些物体的运动（由自旋极化电流引起）以及它们自己的特定赛道。我们还调查了一些有利因素，这些因素能够给竞争对手带来呼吸，促使他们在赛道横向边界被歼灭之前保持更长的距离。一个有趣的结果是，$DMI$ -skyrmion由于其较大的刚性而失去了这个假设的竞争。
2020-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.str-el
Magnetic structures on locally inverted interlayer coupling region of bilayer magnetic system
利用蒙特卡罗模拟研究了具有局部反转层间耦合区的双层磁系统的磁结构。包括磁skyrmion的多个磁结构的稳定是可能的局部反转层间耦合区。各种因素，如区域面积，各向异性，层间耦合强度，交换耦合强度影响的结构，包括其大小和手性的属性。我们得到的条件，他们的稳定和磁结构的转变。Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，DZ-M）和偶极相互作用在其中起着重要的作用，因为它们显著地增强了结构的形成和稳定性。结构形成中的反转对称性破缺可以产生不对称特征，并且它给出了稳定skyrmion的界面稳定性。偶极相互作用在体系中也是一种有效的界面相互作用。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall
Robust formation of nanoscale magnetic skyrmions in easy-plane thin film multilayers with low damping
实验证明了在具有界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的易平面各向异性多层膜中，可以形成半径约为25 nm的室温Skyrmions.我们通过磁力显微镜检测到单个磁性skyrmion的形成，并发现skyrmion在高达约200 mT的面外场中是稳定的。我们确定了层间交换耦合以及界面耦合的强度。此外，我们研究了动态微波自旋激发的宽带磁共振谱。根据均匀Kittel模式，我们确定了磁各向异性和低阻尼$α_{\mathrm{G}} < 0.04$。我们还发现明确的磁共振签名的非均匀（skyrmion）状态。我们的研究结果表明，易平面多层膜中的skyrmions是有前途的自旋动力学应用。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of an elliptical ferromagnetic skyrmion driven by the spin-orbit torque
磁skyrmion是一个很有前途的积木开发信息存储和计算设备。它可以被稳定在一个铁磁薄膜与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（磁）。运动的铁磁skyrmion可能表现出skyrmion霍尔效应，即skyrmion在自旋流的驱动下表现出横向位移。在这里，我们数值计算和理论研究的电流驱动的动力学的铁磁纳米尺度skyrmion的各向异性的双折射的存在下，其中的skyrmion具有椭圆形。研究了椭圆Skyrmion的Skyrmion霍尔效应。研究发现，通过调节椭圆Skyrmion的形状，可以控制Skyrmion的Hall角。我们的结果揭示了斯基米恩形状与斯基米恩霍尔效应之间的关系，这对于构建具有优选斯基米恩霍尔角的基于斯基米恩的自旋电子器件可能是有用的。此外，我们的研究结果提供了一种方法，最小化的Skyrmion霍尔角的应用程序的基础上的直线运动的Skyrmion。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Synthetic Skyrmion Platform with Robust Tunability
磁性Skyrmions是一种拓扑非平凡的自旋结构，在铁磁耦合多层膜中的磁性Skyrmions是无序排列的。在这些多层膜中，重金属间隔层提供了一个界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction），以牺牲层间交换耦合（IEC）为代价来稳定skyrmions。为了满足有序/可设计安排的功能要求，在这项工作中，我们提出并实验证明了一个方案的skyrmion成核使用纳米结构的合成反铁磁（SAF）多层膜。SAF多层膜中的反铁磁IEC取代了反铁磁IEC，实现了Skyrmions的成核和稳定作用。IEC诱导的skyrmions被确定为直接成像与MFM和证实的磁强计和磁阻测量以及微磁模拟。此外，建议skyrmion成核方案的鲁棒性进行了检查对温度（从4.5到300 K），设备尺寸（从400到1200 nm），和不同的晶格设计。因此，我们的研究结果提供了一个合成的skyrmion平台，满足磁振子和自旋电子学应用的功能需求。
2019-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
