Deformation of the Magnetic Skyrmion Lattice in MnSi under Electric Current Flow
利用小角中子散射（SANS）研究了电流作用下块状单晶硅锰中磁skyrmion晶格的形变。当电流密度大于阈值j_t ~ 1 MA/m^2（10^6 A/m^2）时，在SANS图中观察到skyrmion晶格反射峰显著加宽。我们表明，这种峰展宽起源于空间不均匀旋转的skyrmion晶格，与反向旋转的意义上观察到的相对样品边缘对齐的方向的电流。即使在关闭电流之后，峰加宽（以及相应的斯基尔米恩晶格旋转）仍然是有限的。这些结果表明，电流流动下的skyrmion晶格经历显着的摩擦样品边缘附近，和塑性形变由于钉扎效应，这些都是重要的因素，必须考虑的预期skyrmion为基础的应用在纳米级的手性磁体。
2018-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-transfer torque-driven motion, deformation, and instabilities of magnetic skyrmions at high currents
在手征磁体中，自旋极化的电流可以使局部拓扑磁旋（即磁skyrmion）运动。随着电流强度的增加，考虑到自旋电子学应用的高速skyrmion运动的前景，孤立的skyrmion变形远离其典型的圆形形状。我们分析了自旋转移力矩对单个Skyrmion形状的影响，包括其稳定性，当外加电流的强度急剧增加时。对于相当紧凑的skyrmion在单轴各向异性远高于临界各向异性畴壁形成，我们发现高电流密度的skyrmion假设一个非圆形的形状与尾巴，让人想起一个流星。对于更大，因此更软的skyrmions接近临界各向异性，反过来，我们观察到一个临界电流密度以上的skyrmions变得不稳定。我们表明，在第二临界电流密度以上，这些skyrmions也可以恢复流星溶液。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion motion in magnetic anisotropy gradients: Acceleration caused by deformation
该研究揭示强磁各向异性梯度下斯格明子因磁分布形变产生加速、沿曲线路径运动的规律，发现自旋轨道矩与梯度共同驱动可实现直线运动，为抑制斯格明子霍尔效应、推动其自旋电子学及神经形态应用提供理论支撑。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall
Deformation of a Néel-type Skyrmion in a Weak Inhomogeneous Magnetic Field: Magnetization Ansatz and Interaction with a Pearl Vortex
提出非对称磁化 Ansatz 和两阶段自由能最小化方法，研究弱非均匀场中 Néel 型斯格明子的形变及其与 Pearl 涡旋的相互作用，并用微磁模拟验证相图。
2024-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current-induced dynamics of skyrmion tubes in synthetic antiferromagnetic multilayers
拓扑自旋织构在二维和三维纳米结构中都可以发现，这对高级自旋电子学应用具有重要意义。在这里，我们报告的三维合成反铁磁（SyAF）双层和多层纳米结构中的电流诱导Skyrmion管动力学。结果表明，采用较薄的亚层Skyrmion构成的SyAF Skyrmion管在运动过程中具有较好的稳定性，从而保证了在较大的驱动电流下能够有效地获得较高的速度。在具有给定总厚度的SyAF多层中，电流引起的SyAF skyrmion管的变形随着界面数量的增加而减小;即，具有给定厚度的SyAF skyrmion管的刚度随着铁磁（FM）层的数量而增加。对于FM层数为偶数的SyAF多层膜，当所有FM层的厚度相同时，Skyrmion霍尔效应可以被消除。阻尼参数越大，SyAF Skyrmion管的变形越小，运动速度越慢。较大的类场力矩导致SyAF Skyrmion管的较大变形和较高速度。我们的结果有助于理解三维拓扑自旋织构的动力学行为，并可能为构建SyAF自旋电子器件提供指导。
2021-05-07 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Emergence via Domain Wall Anchoring through Vertical Bloch Line
本研究提出通过畴壁形变动力学（利用垂直布洛赫线锚定畴壁）产生斯格明子的新方法，解析与微磁模拟揭示了其拓扑转变机制，为下一代自旋电子器件提供了可控生成途径。
2024-11-07 cond-mat.mes-hall
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
Dynamic transformation between a skyrmion string and a bimeron string in a layered frustrated system
挫折拓扑自旋纹理具有独特的属性，可以使新的自旋电子应用，如螺旋度为基础的信息存储和计算。在这里，我们报告的静态和电流诱导动力学的二维（2D）煎饼skyrmions在堆栈的弱耦合阻挫磁单层，形成一个三维（3D）skyrmion字符串。布洛赫型斯基米子弦在能量上比尼尔型的更稳定。在类阻尼自旋轨道力矩的作用下，它可以作平动运动，并表现出与阻尼相关的Skyrmion霍尔效应。最值得注意的是，skyrmion字符串可以转换为一个动态稳定的bimeron字符串的dampinglike自旋轨道扭矩。电流诱导的双介子弦相对于其中心稳定旋转，当电流被切断时，其可以自发地转变回Skyrmion弦。我们的研究结果揭示了不寻常的3D挫折自旋纹理的物理性质，并可能打开不同的可能性自旋电子应用的基础上skyrmion和bimeron字符串。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Trochoidal motion and pair generation in skyrmion and antiskyrmion dynamics under spin-orbit torques
磁性磁膜中的斯基尔米子和反斯基尔米子的特征是描述自旋如何围绕其核心缠绕的拓扑电荷。该拓扑控制它们对刚性核心限制中的力的响应。然而，当内部核心激励相关时，动力学变得更加丰富。我们表明，电流引起的自旋轨道力矩可以导致的现象，如余摆线运动和skyrmion-antiskyrmion对生成，只发生在skyrmion或antiskyrmion，这取决于对称性的基础Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。这样的动力学是由核心变形引起的，导致了一个依赖于时间的螺旋度，它控制着Skyrmion和antiskyrmion核心的运动。我们通过原子自旋模拟，减少变量建模和机器学习算法的组合来计算动力学相图。它预测了自旋轨道力矩如何控制运动的类型以及通过反skyrmion播种产生skyrmion晶格的可能性。
2018-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous creation and annihilation dynamics and strain-limited stability of magnetic skyrmions
磁skyrmions是拓扑磁性自旋结构，表现出粒子般的行为。从基本观点和应用角度来看，它们具有强烈的兴趣，在未来的低功耗计算技术中，它们有可能充当信息载体。重要的是，由于拓扑保护，skyrmions具有高物理稳定性。然而，它们有可能根据其局部能量环境而变形。在这里，我们表明，在高交换能量密度的地区，skyrmions可能会表现出这样的极端变形，自发合并与最近的邻居或产卵新skyrmions有利于达到较低的能量状态。使用透射电子显微镜和高速成像探测器，我们观察到的动力学涉及不同的构型状态，其中过渡伴随着自发创建或湮灭的skyrmions。这些观测结果提出了关于Skyrmion稳定性和拓扑电荷守恒极限的重要问题，同时也提出了一种控制Skyrmion产生和湮灭的方法。
2020-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological charge analysis of dynamic process of transition to Néel-type skyrmion: role of domain wall skyrmions
磁skyrmions是有趣的拓扑自旋纹理，承诺未来的高密度自旋电子器件。磁性Skyrmion的产生已经基于Skyrmion的能量学被理解，但是Skyrmion产生的详细动力学过程仍然不清楚。在这里，拓扑结构的演变，从不均匀的畴Néel-skyrmions的转换研究使用微磁学模拟。我们发现，而不是整体拓扑电荷，新的拓扑缺陷，即，最近提出的畴壁Skyrmion主要控制Skyrmion的产生过程。此外，拓扑电荷的演变解释的数量和组合的拓扑缺陷。
2020-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long-wavelength emergent phonons in skyrmion crystals distorted by exchange anisotropy and tilted magnetic fields
Skyrmion晶体（SkX）是磁性Skyrmion的周期性排列，即，一种拓扑保护的自旋纹理。与普通晶体相比，它们可以在各向异性效应下剧烈变形，因为它们由场图案组成，场图案的变形不会引起任何键断裂。这种奇异的延展性使它的集体激发具有很大的可调性，这种集体激发被称为出射声子，这对磁振子的应用至关重要。问题是如何定量地确定畸变SkX的出射声子。本文系统地研究了（a）负交换各向异性和（b）倾斜磁场对SkX长波出射声子的影响。在这两种情况下，变形和结构转变的SkX彻底影响的频率，各向异性的振动模式和色散关系，晶格振动和晶格振动之间的耦合的所有模式。倾斜磁场对激发声子的调谐非常有效，当存在倾斜偏置场时，交流磁场可以激发出除Goldstone模式之外的所有模式。
2019-05-10 cond-mat.mes-hall
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
Skyrmions Near Defects
研究了有限厚度薄膜中交换还原缺陷对Skyrmion的影响。通过计算占交换，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，磁各向异性和偶极-偶极耦合的微磁能，在晶格模型中证明了Skyrmion对缺陷的吸引力。螺旋动力学的skyrmion对缺陷的数值求解全朗道-Lifshitz-吉尔伯特方程的晶格上，独立地，Thiele方程，与两种方法相互一致。我们发现，skyrmion变形时，接近缺陷。在远离相边界的参数空间中，形变很小，这决定了Skyrmions的稳定性。在相界附近，它急剧增加，导致缺陷将Skyrmion转变为蛇形磁畴。
2020-12-26 cond-mat.mes-hall
Emergent elasticity of skyrmion crystal in chiral magnets: the constitutive equations
在这里，我们推导出线性本构方程的新兴弹性行为的skX下施加的机械力以及其他有效领域。方程中出现的线性系数用描述底层手征磁体的磁弹性相互作用的热力学参数解析地表示。通过对方程的推导，我们阐明了skX可能发生两种类型的耦合变形，即由Fourier幅度变化描述的内部变形和由出现的弹性应变描述的晶格变形。我们还发现，除了机械载荷外，偏置磁场、空间周期性磁场、空间周期性机械载荷和突发应力都可以导致skX的变形。当只施加均匀应力时，出现的弹性应变通过出现的应变比矩阵λ与弹性应变线性相关。计算了体硅锰中skX的λ，讨论了λ随温度和磁场的变化。特别地，我们发现λ的所有分量都对磁场b的变化敏感，使得它们随着b的增加而改变符号。此外，当b接近skX-铁磁相变的临界磁场时，λ的主导分量发散。本构方程在涌现弹性力学中具有重要的基础意义，是研究涌现晶体在有效外场作用下的内力变化和变形及其相互关系的一个新领域。
2017-12-15 cond-mat.mes-hall
Dynamics of magnetic skyrmion clusters driven by spin-polarized current with a spatially varied polarization
磁性Skyrmions是未来信息技术的有希望的候选者。在这里，我们提出了一个孤立的skyrmion和skyrmion集群在铁磁纳米盘驱动的自旋极化电流与空间变化的极化微磁学研究。电流驱动的Skyrmion团簇可以是动态稳定的，也可以是静态的，这取决于空间变化的极化轮廓。对于动态稳态，skyrmion团簇在纳米盘中作圆周运动，而对于静态，skyrmion团簇是静态的。研究了Skyrmion作圆周运动的频率。此外，Skyrmion集团动力学的磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的依赖关系进行了研究。我们的研究结果可能为实现基于磁Skyrmion簇的器件提供一条途径。
2018-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Particle-like skyrmions interacting with a funnel obstacle
在研究纳米结构中的类粒子skyrmion时，skyrmion-衬底相互作用是一个需要考虑的重要问题，它可能强烈地影响skyrmion动力学并导致复杂的动力学现象。在这里，我们报告的电流驱动的动力学行为的粒子状skyrmions与漏斗障碍铁磁层。我们计算表明，增强垂直磁各向异性的漏斗障碍，可以用来修改由于排斥skyrmion漏斗相互作用，这可能会产生几个非平凡的影响，包括压缩，堵塞，湮灭，引导运动，捕获skyrmion的动力学。研究还发现，漏斗障碍物可以将进入的skyrmions流分成两个不对称的流。此外，我们表明，它是可能的捕获skyrmions的漏斗障碍，在静态和动态的方式。我们的研究结果是有用的理解Skyrmion动力学与基板的相互作用，并可以提供指导方针的Skyrmion流在传输通道的控制。
2022-09-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Dynamics of a magnetic skyrmionium driven by spin waves
磁性Skyrmionium是一种类似Skyrmion的结构，但净Skyrmion数为零，可以用作非易失性信息处理设备的构建块。在这里，我们研究了由传播自旋波驱动的磁性Skyrmionium的动力学。研究发现，自旋波可以有效地驱动Skyrmion运动，表现出微小的Skyrmion霍尔效应，其迁移率比相同条件下的Skyrmion要好得多。我们还表明，skyrmionium迁移率依赖于纳米轨道的宽度和阻尼系数，并可以通过外部的面外磁场控制。此外，我们还证明了自旋波驱动的Skyrmionium运动是惯性的。我们的研究结果表明，skyrmionium是一个很有前途的积木构建自旋波自旋电子器件。
2018-03-23 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
Massive dynamics of skyrmions in ferrimagnetic films
Physics Department, Herbert H. Lehman College and Graduate School, The City University of New York（纽约市立大学赫伯特·H·莱曼学院及研究生院物理系）
研究铁磁薄膜中天魔离子的大质量动力学，分析其在不同磁子晶格浓度下的动力学行为和共振振荡，探讨其在角动量补偿点附近的特性变化。
2026-04-08 cond-mat.mes-hall
Dynamics of ferrimagnetic skyrmionium driven by spin-orbit torque
磁性Skyrmionium是一种具有纳米尺度和高迁移率的类Skyrmion自旋织构。它是一种拓扑简单但动态稳定的结构，可以作为下一代自旋电子存储和计算设备的非易失性信息载体。在这里，我们研究的动力学skyrmionium驱动的自旋力矩在亚铁磁纳米轨道。结果表明，运动方向由Skyrmionium的内部构型和自旋极化矢量共同决定。此外，由内禀Skyrmion霍尔效应引起的Skyrmionium形变不仅与驱动力的大小有关，而且与净角动量有关。亚铁磁Skyrmionium在角动量补偿点处最稳定，其动力学与反铁磁Skyrmionium非常相似。斯基尔米恩霍尔效应是完全禁止的，其中可以通过测量磁化来观察斯基尔米恩的位置。此外，电流诱导动力学的亚铁磁skyrmionium的铁磁和反铁磁skyrmionium进行了比较。我们还比较了亚铁磁Skyrmionium和Skyrmion的运动。我们的研究结果将为亚铁磁自旋电子学器件的发展开辟一个新的领域。
2021-11-23 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
Eigenmodes of magnetic skyrmion lattices
本研究通过改变斯格明子晶格的稳定机制，探索拓扑与本征模的关联，发现六角晶格本征模源于内部自由度，而4-自旋主导的方形晶格不产生斯格明子解，表明非平凡拓扑不必然导致斯格明子存在。
2023-05-10 cond-mat.mes-hall
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
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
Magnetic Skyrmion Bundles and Their Current-Driven Dynamics
拓扑电荷的量子化决定了各种拓扑自旋纹理，预计将在未来的自旋电子器件中发挥关键作用。虽然具有单位拓扑荷Q的磁skyrmion已经被广泛研究，但具有其他整数值的自旋织构迄今尚未得到很好的验证。在这里，我们报告的真实空间的图像，创建和操纵的一种类型的多Q三维skyrmion纹理，其中一个圆形的自旋螺旋关系一束skyrmion管。我们将这些对象定义为skyrmion束，并在我们的实验中显示它们具有从负到至少55的任意整数值Q。这些纹理表现为准粒子的动力学集体运动的电脉冲驱动。与Skyrmion类似，非零Q的Skyrmion束也表现出Skyrmion霍尔效应，霍尔角为62度。特别令人感兴趣的是，具有Q = 0的skyrmion束在没有skyrmion霍尔效应的情况下相对于电流共线地传播。我们的研究结果为多Q磁性物体在未来自旋电子器件中的可能应用开辟了新的视角。
2021-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque-driven skyrmion dynamics revealed by time-resolved X-ray microscopy
磁性Skyrmions是一种拓扑保护的自旋织构，具有吸引人的性质，适合于高密度和低功率自旋电子器件的应用。人们一直致力于理解磁skyrmion的动力学行为。然而，这种手征磁结构在真实空间中的超快动力学的实验观察，这是其准粒子性质的标志，迄今为止仍然难以捉摸。在这里，我们报告纳秒动力学的100 nm大小的磁skyrmion在电流脉冲的应用，使用时间分辨泵浦探测软X射线成像技术。我们证明了不同的动态激发态的磁skyrmions，电流引起的自旋轨道转矩触发，可以可靠地调整通过改变自旋轨道转矩的大小。我们的研究结果表明，磁skyrmions的动力学可以控制的纳秒时间尺度上的自旋-轨道扭矩，这表明在未来的超快和新颖的skyrmionic应用令人兴奋的机会。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmionium meta-matter: a topologically heterogeneous magnetic crystal with emergent hybrid dynamics
Skyrmionium meta-matter通过拓扑异质磁性晶体实现混合动力学，为可重构磁共振和自旋电子应用提供新平台。
2025-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of antiferromagnetic skyrmion in absence and presence of pinning defect
反铁磁skyrmion动力学的理论研究对于揭示其物理机制以及理解数值和实验观测结果是必不可少的。在这项工作中，我们提出了一个可靠的理论处理的自旋电流诱导运动的AFM skyrmion钉扎缺陷的存在和不存在。对于一个理想的原子力显微镜系统的缺陷，skyrmion的运动速度作为一个函数的内参数可以推导出的基础上的概念，skyrmion的轮廓符合360畴壁公式，导致明确的描述skyrmion动力学。然而，对于含有缺陷的AFM晶格，skyrmion可以被钉扎，并且脱钉场作为阻尼常数和钉扎强度的函数可以由Thiele方法描述。结果表明，skyrmion轨道的含时振荡对脱钉行为有显著影响。目前的理论提供了一个全面的情况下操纵AFM skyrmion的动力学，为未来的反铁磁体的基础上的自旋电子应用提供信息。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of current-driven motion of Skyrmions and spirals in helical magnets
我们从理论上研究了自旋织构的动力学，外电流作用下二维螺旋磁体中的Skyrmion晶体（SkX）和螺旋结构（SS）。通过数值求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程发现：（i）SkX的运动临界电流密度比SS低得多，这与最近的实验结果一致;（ii）SkX不存在本征钉扎效应，Skyrmion内部结构的变形显著降低了钉扎效应，（iii）SkX的Bragg强度具有很强的时间依赖性，这可以通过中子散射实验观察到。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
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
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
Observation of a non-reciprocal skyrmion Hall effect of hybrid chiral skyrmion tubes in synthetic antiferromagnetic multilayers
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
Computing and Memory Technologies based on Magnetic Skyrmions
孤波磁激发，如畴壁，特别是skyrmionics，使紧凑，高密度，超快，全电子，低能量设备的可能性，这是skyrmionics新兴领域的基础。Skyrmion自旋的拓扑缠绕影响它们的整体寿命，能量和动力学行为。在这篇综述中，我们讨论skyrmionics在当今的固态存储器景观的背景下，并显示它们的大小，稳定性和流动性可以通过材料工程控制，以及它们如何可以成核和检测。铁磁体在其补偿点附近是这种应用的重要候选者，导致对非晶CoGd的详细探索以及对新兴材料如Mn $_4$ N和Inverse Heusler合金的研究。除了材料特性外，几何参数如薄膜厚度、缺陷密度和缺口可用于调整skyrmion特性，如它们的尺寸和稳定性。然而，拓扑结构可以是一把双刃剑，特别是对于孤立的亚稳skyrmions，因为它带来了稳定性的额外阻尼和偏转马格努斯力相比，域壁的成本。Skyrmion变形响应力也使他们本质上慢于畴壁。我们探讨潜在的模拟应用skyrmions，包括在低密度的时间记忆，和decorrelator的随机计算在一个更高的密度，利用它们的相互作用。我们总结了实现skyrmionics技术的主要挑战，包括保持非常高的精度，电读出，特别是对于小亚铁磁skyrmion，确定性成核和湮灭，以及整体集成与相关的电路开销的数字电路的位置稳定性。
2021-06-04 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
Dynamics of distorted skyrmions in strained chiral magnets
本文研究了形变手征磁体中畸变skyrmions的微观动力学[K。Shibata等人，国家纳米技术10，589（2015）]在梯度磁场或电流下通过各向异性自旋模型的Landau-Lifshitz-Gilbert模拟。观察到动力学响应也是各向异性的，并且扭曲skyrmions的速度周期性地依赖于外部刺激的方向。此外，除了匀速运动外，我们的工作还证明了两个skyrmion在纳米条中的反相谐振，并且频率主要由交换各向异性决定。模拟结果用Thiele理论进行了很好的解释，为理解手征磁体中畸变skyrmions的动力学行为提供了有用的信息.
2018-03-14 cond-mat.mes-hall physics.app-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
Anisotropic skyrmion mass induced by surrounding conduction electrons: A Schwinger-Keldysh field theory approach
本研究采用Schwinger-Keldysh场论方法，揭示了传导电子与斯格明子相互作用会产生各向异性质量，该质量显著影响电流驱动的斯格明子运动，解释了实验观察到的质量远大于传统理论预测的现象。
2024-08-27 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
Deterministic strain-control of stability and current-induced motion of skyrmions in chiral magnets
外部磁场、温度和自旋极化电流通常用于产生和控制纳米级涡旋状自旋配置，例如磁skyrmions。虽然这些方法已被证明是成功的，但由于高功耗和耗散，它们不是节能的。磁致弹性（MEL）效应是磁性和机械变形之间的耦合，它为纳米尺度下的磁性控制提供了一种新的方法。在电子和自旋电子器件的长度尺度不断减小的背景下，这是非常有趣的。因此，它是可取的，以建立一个全面的框架，能够预测机械应力的影响，并使确定性控制的磁纹理和skyrmions。在这项工作中，使用先进的多尺度模拟和洛伦兹透射电子显微镜测量方案，我们证明了确定性控制的拓扑磁纹理和skyrmion创建在薄膜和赛道的手征磁体。我们的研究不仅考虑了单轴应力，而且考虑了薄膜器件中普遍存在的双轴应力。双轴应力，而不是单轴的，被证明是更有效地创建或湮灭skyrmions时，MEL系数和应变具有相同或相反的符号，分别。它也被证明是一种可行的方法来稳定skyrmions和控制其电流诱导运动的赛道记忆。我们的研究结果打开了部署的机械应力，以创建新的拓扑自旋纹理，包括merons，并在控制和优化的skyrmion为基础的设备的前景。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon driven skyrmion dynamics in antiferromagnets: The effect of magnon polarization
可控磁Skyrmion运动是制备先进Skyrmion基自旋电子器件中备受关注的问题。具体地，磁振子驱动的skyrmion运动可以在金属和绝缘磁体中容易地获得，并且因此相对于电流控制而言是高度优选的，进一步用于超低能耗。本文利用集体坐标理论，研究了反铁磁体中由磁振子驱动的Skyrmion运动的动力学，着重讨论了磁振子极化的影响。结果表明，由圆极化磁振子驱动的Skyrmion Hall运动在一般情况下是不可避免的，这与以前的报道是一致的。此外，弹性散射理论和数值结果揭示了线极化磁振子和skyrmion运动之间的强相关性，暗示skyrmion运动对驱动磁振子极化性质的复杂依赖性.在反转过程中，来自运动Skyrmion的散射可能导致线极化磁振子分解为两个椭圆极化磁振子带。因此，由于镜像对称性破缺，作用在Skyrmion上的净横向力产生，这反过来又驱动Skyrmion Hall运动。只有在保持镜像对称性的特定条件下，霍尔运动才能被完全抑制。本工作揭示了反铁磁体中非平凡的斯基尔米恩-磁振子散射行为，推进了反铁磁自旋电子学的发展，有利于高性能器件的研制。
2021-03-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
The skyrmion bags in an anisotropy gradient
具有任意拓扑电荷的自旋织构Skyrmion包有望成为赛道存储器中的载流子。在这里，我们从理论上和数值上研究了各向异性梯度中skyrmion袋的动力学。结果表明，在没有边界势的情况下，Skyrmion袋的动力学行为依赖于自旋织构，并且含有$Q = 0$的Skyrmion袋的运动速度比其它Skyrmion袋的运动速度快.而当Skyrmion囊沿边界运动时，所有具有不同$Q$的Skyrmion囊的速度是相同的。这可归因于相同的$u/η_{xx}$值，其中$u$和$η_{xx}$是与skyrmion袋的磁化分布相关的项。此外，我们还利用Thiele方法从理论上推导了这两种情况下Skyrmion袋的动力学，并讨论了Thiele方程的适用范围。在一定范围内，模拟结果与解析计算结果吻合较好。我们的发现提供了一种基于skyrmion袋操纵赛道记忆的替代方法。
2022-04-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Stability and dynamics of magnetic skyrmions in FM/AFM heterostructures
针对磁性斯格明子需强面外场稳定、存在斯格明子霍尔效应的问题，本研究通过模拟发现FM/AFM多层结构中交换偏置可提升斯格明子稳定性，堆叠结构能抑制SkHE并实现高速传输，为相关器件研发提供新思路。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laminar and transiently disordered dynamics of a magnetic skyrmion pipe flow
本研究揭示了磁性斯格明子在管道通道中流动的层流与瞬态无序动力学，发现驱动电流可调控其晶格结构与流宽，并促发管流向明渠流转变，揭示了斯格明子的流体特性。
2023-10-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.flu-dyn
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
Non-circular skyrmion and its anisotropic response in thin films of chiral magnets under tilted magnetic field
本文研究了倾斜磁场作用下手征磁体薄膜中Skyrmion的平衡和动力学性质。单个Skyrmion的形状是非圆形的，并且Skyrmion密度随着与膜法线的倾斜角而减小。因此，两个skyrmions之间的相互作用除了取决于它们之间的距离外，还取决于它们之间的相对角度。在垂直磁场下的三角形晶格的skyrmions扭曲成一个中心的矩形晶格的倾斜磁场。对于低skyrmion密度，skyrmion形成链状结构。非圆Skyrmions的动力学响应依赖于外部电流的方向。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of a magnetic skyrmionium in an anisotropy gradient
磁性Skyrmionium是一种由两个Skyrmion数相反的Skyrmion组成的零Skyrmion数的磁化组态。在这里，我们研究了各向异性梯度下的Skyrmionium的动力学。我们发现Skyrmionium能被各向异性梯度有效地驱动，并沿梯度方向直线运动。Skyrmion的Hall角接近于零，比Skyrmion的Hall角小得多。而速度要大得多。我们还证明了skyrmionium的运动依赖于阻尼系数，运动中的skyrmionium稳定性可以通过缩小纳米线的宽度来调制。我们的工作为Skyrmionium的驱动提供了一种有效的方法，这在Skyrmionium赛道存储器的应用中可能是有前途的。
2019-04-30 cond-mat.mes-hall
Dynamical mass generation for ferromagnetic skyrmions in two dimensions
磁skyrmions是拓扑磁化纹理，其特征在于二维球的同伦群。尽管对skyrmion进行了多年的深入研究，但skyrmion在驱动运动中的惯性这一基本问题仍然没有得到解决。通过适当地考虑到skyrmion运动和相应的激发磁振子之间的直接耦合，我们确定了运动中的skyrmion的动力学质量。通过巧妙的材料和几何设计，可以利用Skyrmion运动和磁振子之间的直接耦合来设计Skyrmion动力学。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall
Optically Controlled Skyrmion Number Current
National Research and Innovation Agency (BRIN)（国家研究与创新局）；Institut Teknologi Bandung（万隆理工学院）
通过光调控生成Skyrmion数电流，实现低损耗的Skyrmion运动控制。
2025-12-30 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Skyrmion dynamics in quantum Hall ferromagnets
利用集体坐标方法，研究了量子霍尔铁磁体的非线性西格玛模型的经典解，得到了一个Skyrmion-Magnon有效哈密顿量.利用Feynman-Vernon泛函积分形式，我们得到了描述单个Skyrmion动力学的依赖于温度的输运系数。
1999-03-09 cond-mat.mes-hall
Stochastic dynamics and pattern formation of geometrically confined skyrmions
系综的磁skyrmions在受限的几何形状表现出热驱动的运动在两个不同的时间尺度。内禀涨落动力学（$t\sim 1~$ ps）由短程对称和反对称交换相互作用决定，而长时限（$t\gtrsim10\,$ ns）由skyrmion-skyrmion-排斥和系统几何结构共同作用决定.微磁模拟现实岛屿的形状和大小进行和分析，表明在有限温度下的skyrmion动力学的特殊重要性。我们演示了skyrmion迁移率和观测时间之间的竞争如何直接影响skyrmion位的可寻址性，这是开发基于skyrmion的室温应用程序的道路上的一个关键挑战。所提出的准粒子蒙特卡罗方法提供了一个计算有效的描述skyrmion合奏的扩散运动在受限的几何形状，像跑道内存设置。
2019-05-10 cond-mat.mes-hall
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
