Collective spin excitations of helices and magnetic skyrmions: review and perspectives of magnonics in non-centrosymmetric magnets
承载关联电子的磁性材料在信息技术和信号处理中发挥着重要作用。目前使用的铁磁、铁磁和反铁磁材料提供主要共线的微观力矩（自旋）。最近，更复杂的自旋结构，如自旋螺旋线和摆线重新引起了人们的兴趣。非中心对称螺旋磁体中Skyrmion晶格相的发现引发了人们的兴趣。在这篇综述中，我们解决如何自旋螺旋和skyrmion晶格丰富的磁性材料的微波特性。在讨论微波电子学和磁振子学的前景时，我们特别关注绝缘材料，因为它们避免了涡流损耗，提供了低自旋波阻尼，并可能允许集体自旋激发的电场控制。因此，它们进一步推动了以低能耗运行的磁振子的愿景。
2017-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Chiral skyrmion states in non-centrosymmetric magnets
非中心对称磁性晶体中存在手性Skyrmion态，这是由于不对称交换Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用破坏了均匀的磁性状态，通常导致扭曲的无公度磁性自旋结构。最近，在具有非中心对称立方B20晶体结构的手征螺旋磁体的磁性层中观察到了Skyrmion晶格和自由Skyrmion。这些态的稳定性和它们的变换性质令人印象深刻地说明了理论预测的这些手性二维局域自旋态的孤子性质。本文主要研究了六角Skyrmion晶格中立方螺旋磁网的数值严格解。它证明和扩展以前的近似解决方案，使用圆细胞近似（CCA）的计算的自由能的Skyrmion晶格。本文的理论结果提供了一个全面的描述skyrmion晶格演化中施加的磁场和/或在存在单轴，立方和交换各向异性。本文将磁化强度固定模量M=常数的低温唯象理论应用于手征磁体的磁态。
2014-06-09 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
Skyrmion Phase Control by Magnetic Dipole-Dipole Interaction and Electric Field in Centrosymmetric Materials
University of Wyoming（怀俄明大学）
研究在三角晶格中心对称斯格明子体系中，通过磁偶极 - 偶极相互作用、外部电场和磁场来控制斯格明子的螺旋度和空间构型。发现偶极 - 偶极相互作用倾向布洛赫螺旋度，电场可连续调节螺旋度，为控制斯格明子量子比特二能级系统提供手段。
2026-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
Stability boundaries of the skyrmion phase in non-centrosymmetric ferromagnets with Dzyaloshinskii-Moriya interaction
该研究在球极投影框架下比较锥形螺旋与 skyrmion 晶格能量，证明局域磁化涨落可在升温时使 skyrmion 晶格于一定磁场范围内稳定。
2024-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electric-Field Control of Magnetic Skyrmion Chirality in a Centrosymmetric 2D van der Waals Magnet
本文通过电子显微镜结合原位电场和磁场偏置，证明了绝缘体Cr2Ge2Te6中斯格明子手性可由磁场冷却过程中施加的外部电场方向控制，理论揭示其机制为电场诱导的最近邻Dzyaloshinskii-Moriya相互作用符号反转，为拓扑自旋电子学和量子计算器件设计开辟新途径。
2025-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
Spin-polarized Current-driven Ferromagnetic Domain Wall Motion with a Skyrmion Building Block
本研究的目的是建立自旋极化电流驱动的铁磁畴壁运动的解析模型。铁磁畴壁运动的速度与skyrmion积木的依赖性被发现作为驱动扭矩和外部磁场强度的函数。
2020-03-27 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Brownian circuit implemented in a continuous ferromagnetic thin film
稳定Skyrmion的Skyrmion电路的制作对于实现微纳米尺寸的Skyrmion器件具有重要意义。基于skyrmion的设备的一个有前途的例子是布朗计算机，它已经在理论上提出，但尚未实现。它需要一个skyrmion电路，其中skyrmion是稳定的，很容易移动。然而，通常的skyrmion电路制造的铁磁膜的蚀刻减少稳定skyrmion的退磁场，从而防止它们的形成。在这项研究中，在连续的铁磁薄膜图案化的SiO $_2$盖帽，以稳定的skyrmion形成skyrmion布朗电路实施。图案化的SiO $_2$覆盖控制铁磁层的饱和场，并形成线状skyrmion势阱，其稳定电路中的skyrmion形成。此外，我们实现了一个枢纽（Y结）电路没有钉扎网站在结图案化的SiO $_2$盖帽。这种技术可以有效地控制基于skyrmion的存储器和逻辑设备，以及布朗计算机。
2020-05-11 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
Current-driven Dynamics of Magnetic Skyrmion in Chiral Ferromagnetic Film with Spatially Modulated Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
研究了具有空间调制的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手征铁磁薄膜中自旋极化电流驱动的磁skyrmion的动力学。三种情况下，包括线性，正弦，和周期性的矩形调制已被认为是增加，减少，和周期性修改的尺寸和速度的skyrmion已被观察到的微观模拟。Thiele方程很好地解释了这些现象，其中Skyrmion上的有效力是由非均匀的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用引起的。研究结果表明，利用材料工程的方法，可以通过人工调控手性铁磁薄膜中的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用来调控Skyrmion的动力学行为，这对于设计基于Skyrmion的自旋电子学器件具有重要意义.
2019-01-08 cond-mat.mes-hall
Coexistence of Merons with Skyrmions in the Centrosymmetric van der Waals Ferromagnet Fe5GeTe2
Fe $_{5-x}$ GeTe $_2$是一种中心对称的层状范德华（vdW）铁磁体，其居里温度$T_c$（270-330 K）在自旋电子学应用的有用范围内。然而，人们对它的拓扑自旋纹理之间的相互作用知之甚少（例如，merons、skyrmions），其具有技术上相关的输运性质，例如拓扑霍尔效应（THE）或拓扑热输运。在这里，我们通过高分辨率的洛伦兹透射电子显微镜，meron和反meron对共存与Néel skyrmions在Fe $_{5-x}$ GeTe $_2$在很宽的温度范围内，并探测其对热和电输运的影响。我们检测到的THE，即使在房间$T$，感测merons在较高的$T$ s，以及它们与skyrmions共存的$T$降低，表明按需热驱动形成的任何类型的自旋纹理。值得注意的是，我们还观察到一个非常规的THE在没有洛伦兹力和属性之间的相互作用载流子和磁场诱导的手征自旋织构。我们的研究结果暴露Fe $_{5-x}$ GeTe $_2$作为一个有前途的候选人的skyrmionics/meronics由于不同的，但共存的拓扑磁纹理和非常规的电荷/热载流子的运输之间的相互作用的应用程序的发展。
2023-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Manipulating the Topology of Nanoscale Skyrmion Bubbles by Spatially Geometric Confinement
中心对称磁体中磁skyrmion泡的发现受到研究界越来越多的关注，这是由于自旋拓扑织构的迷人物理学及其在自旋电子学中的可能应用。然而，关键的挑战仍然存在，如如何操纵skyrmion气泡的成核，以排除平凡的气泡或亚稳态skyrmion气泡，通常与skyrmion气泡在中心对称磁体中共存。在这里，我们报告已经成功地执行了这项任务，通过应用空间几何约束的中心对称受挫Fe 3Sn 2磁体。我们证明了空间几何约束确实可以稳定的skyrmion泡，有效地抑制平凡泡和亚稳态skyrmion泡的形成。我们还表明，限制Fe 3Sn 2纳米带中的skyrmion气泡的成核的临界磁场是急剧减少，由一个数量级，比在没有几何约束的薄板所需的。通过分析纳米条纹的宽度和厚度对skyrmion泡自旋织构的影响，我们推断skyrmion泡的拓扑跃迁与偶极-偶极相互作用密切相关，这与理论模拟结果一致.这里呈现的结果代表了操纵skyrmion气泡的拓扑自旋纹理的重要一步，使我们更接近于实现基于skyrmion的赛道存储器件的制造。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of Attractive Skyrmions and Skyrmion Clusters in the Cubic Helimagnet Cu$_2$OSeO$_3$
本文报道了在非中心对称铁磁体中发现的具有吸引力的磁性skyrmions及其团簇。这些三维孤子已经被预测存在于手性铁磁体的锥相中（J. Phys：Condens. Matter 28（2016）35 LT 01），并且与磁饱和状态下发生的更常见的排斥轴对称skyrmions有根本的不同。我们提出的实空间图像薄（~70 nm）单晶样品的铜$_2$ OSeO $_3$采取使用透射电子显微镜和发展的唯象理论描述这种类型的skyrmion。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall
Beyond fixed-size skyrmions in nanodots: switchable multistability with ferromagnetic ring
本文提出利用Co/Pd铁磁纳米环的杂散场在Ir/Co/Pt纳米点中稳定Néel型斯格明子，发现其可在多个平衡直径上实现多稳态，为多比特自旋电子存储器件提供新途径。
2025-05-07 cond-mat.mes-hall
Asymmetric isolated skyrmions in polar magnets with easy-plane anisotropy
我们介绍了一类新的孤立的磁skyrmions出现在倾斜的铁磁相的极性磁铁与易平面各向异性。这些skyrmions的非对称磁结构与复杂的模式的能量密度，表现出积极和消极的渐近相对于周围的状态与铁磁矩倾斜远离极轴。相应地，Skyrmion-Skyrmion相互作用具有各向异性特征，并且可以是吸引的或排斥的，这取决于Skyrmion对的相对取向。我们调查这些新的非对称skyrmions对椭圆锥状态的稳定性，并按照他们的转变成轴对称skyrmions，当主相的倾斜铁磁矩减少。我们的理论为孤立的非对称Skyrmions及其嵌入倾斜铁磁相的团簇的实验研究提供了明确的方向。
2017-04-01 cond-mat.mes-hall
Dynamics of Skyrmion Contraction and Expansion in a Magnetic Film
本文研究了铁磁薄膜中skyrmion的收缩与膨胀动力学，发现在中心对称系统中由耗散驱动且坍缩时间有最小值，而在反演对称性破缺系统中由Dzyaloshinskii-Moriya相互作用驱动，并推导了尺寸时间依赖表达式以探讨其在信息处理中的应用。
2023-08-05 cond-mat.mes-hall
Controllable Creation of Skyrmion Bags in a Ferromagnetic Nanodisk
针对磁性薄膜中难以实现斯格明子袋的问题，提出三步构建法，可制备拓扑电荷达40的斯格明子袋，为相关实验及自旋电子学应用提供支撑。
2023-07-13 cond-mat.mes-hall
Robust skyrmion mediated reversal of ferromagnetic nanodots of 20 nm lateral dimension with high Ms and moderate DMI
基于skyrmion的能量高效和高密度数据存储设备的实现需要skyrmion尺寸的积极缩放。铁磁性材料由于其低饱和磁化强度（即较小的杂散场）而被认为是用于此目的的合适平台。然而，我们表明，通过执行严格的微磁模拟，这种缩放的skyrmion尺寸通过降低饱和磁化强度，同时适用于无限的薄膜或skyrmion尺寸是非常小的相比，薄膜的横向尺寸，不持有在受限的几何形状。我们还发现，在有限的几何形状中，skyrmion占据了纳米点的整个体积，高饱和磁化强度有助于形成稳定的skyrmion。具体地，这种skyrmions可以形成为具有高饱和磁化强度（1.6-1.71 MA/m）和中等磁化强度（3 mJ/m2）的20 nm横向尺寸纳米点。这一结果可以刺激高密度skyrmion设备的实施实验。特别是，我们表明，电压控制的磁各向异性（VCMA）为基础的开关介导的中间skyrmion状态可以实现在软层中的铁磁p-MTJ的横向尺寸为20 nm的子1fJ/位的能量在室温热噪声的存在下，合理的约3 mJ/m2。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall
Vector vorticity of skyrmionic texture: an internal degree of freedom tunable by magnetic field
与非中心对称材料中由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用驱动的skyrmion不同，中心对称磁体中的skyrmion织构可能具有额外的内部自由度，这极大地丰富了其形貌，暗示了拓扑保护所允许的连续变形，并实现了灵活的可调性和潜在的功能性。为了更好地描述涡的内部自由度，将传统的整数标量涡推广为允许连续旋转的矢量涡。进一步简化的涡度角和螺旋度角代表了自旋空间的全部旋转自由度。具有阻挫的中心对称磁体为实现对这些内部自由度的可控操纵提供了一个完美的平台，其中磁场可以被施加以在晶体和孤立形式的skyrmionic织构中连续地调谐涡度，并且螺旋度可以进一步由电场控制。此外，模拟还揭示了与涡度调制相关的独特动力学效应，即旋转磁场可以产生直线运动来调节涡度，而控制涡度也可以调制由自旋极化电流引起的动力学。
2022-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photocontrol of spin scalar chirality in centrosymmetric itinerant magnets
本研究提出在中心对称巡游铁磁体中利用线偏振电场脉冲稳定非平衡自旋标量手性态，并通过圆偏振控制其符号，为光控自旋手性提供新途径。
2023-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Momentum-space theory for topological magnons in 2D ferromagnetic skyrmion lattices
针对现有单动量理论描述大型二维斯格明子磁振子行为的过度简化问题，提出多动量算符理论，揭示与单动量理论的偏差、平带非普遍性及外磁场诱导的拓扑相变，为拓扑磁振子学提供新理论框架。
2024-11-30 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
Selective Activation of an Isolated Magnetic Skyrmion in a Ferromagnet with Microwave Electric Fields
我们从理论上揭示了一个孤立的磁性skyrmion嵌入在铁磁环境中的纯本征模可以选择性地激活微波电场，而不会激发巨大的铁磁共振，在传统的方法使用微波磁场。我们还表明，这种选择性激活的skyrmion可以有效地驱动其在铁磁纳米轨道的应用程序下的外部磁场从正常方向倾斜的平移运动。我们发现，呼吸和旋转振荡相结合的模式比Wang等人先前研究的呼吸模式引起更快的skyrmion传播[Phys. Rev. B 92，020403（R）（2015）]。
2018-10-03 cond-mat.mes-hall
Orbital angular momentum and current-induced motion of a Skyrmion-textured domain wall in a ferromagnetic nanotube
通过建立畴壁的轨道角动量和电流感生力矩的理论，从理论上研究了铁磁纳米管中畴壁的电流感生动力学.具体地说，具有非平凡磁化沿圆周缠绕的畴壁具有有限的轨道角动量，它与其Skyrmion电荷和位置的乘积成正比，电流产生的力矩改变了畴壁的轨道角动量，从而驱动畴壁。电流引起的力矩被解释为电子向畴壁的轨道角动量转移，这是由于Skyrmion电荷产生的出射磁场引起的。我们的研究结果揭示了一个迄今未被承认的磁孤子的轨道自由度的效用。
2021-02-16 cond-mat.mes-hall
Dzyaloshinskii-Moriya interaction induced by an ultrashort electromagnetic pulse: Application to coherent (anti)ferromagnetic skyrmion nucleation
我们展示了如何Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用可以产生在一个金属薄膜从感应的内部电场产生的超短电磁脉冲。这种相互作用不需要结构反转对称性破缺，并且其幅度可以根据场的幅度进行调节。我们进行第一性原理计算来估计铁磁Fe，Co和Ni，反铁磁Mn，以及FePt合金的场致磁电耦合的强度。最后，利用原子模拟，我们演示了如何孤立的反铁磁skyrmion可以相干成核从共线背景的超短脉冲在电场上的100-fs的时间尺度。
2020-11-24 cond-mat.mes-hall
Target-skyrmions and skyrmion clusters in nanowires of chiral magnets
在大块非中心对称磁体中，手性Dzyaloshinskiii-Moriya交换稳定了管状Skyrmions，其中心具有反向磁化。虽然双扭曲在Skyrmion的中心是有利的，但它会在外围产生过量的能量密度。因此，需要磁各向异性来使Skyrmion比块状材料中的圆锥螺旋状态更有利。使用蒙特卡罗模拟，我们表明，在磁性纳米线不寻常的skyrmions与一个双扭曲的核心和一些同心螺旋起伏（目标skyrmions）是磁稳定的，即使在没有单离子各向异性。这种skyrmion没有磁荷，并且由于描述表面磁化方向的角度取决于纳米线的半径和施加的磁场，因此它们携带非整数skyrmion电荷s > 1。这种状态与空间上分离的s=1 skyrmions的集群竞争。对于非常小的半径，目标skyrmion转变为s < 1的skyrmion，类似于由表面诱导的各向异性稳定的涡旋状状态。
2013-11-25 cond-mat.mes-hall
Skyrmionic textures in chiral magnets
在非中心对称的磁铁手性Dzyaloshinskiii-Moriya交换稳定Skyrmion字符串作为激发，可以凝聚成多调制相位。这种扩展的Skyrmion纹理是由本地化的“孤子”Skyrmion核心的稳定性和它们的几何不相容性，挫败定期的空间填充。我们提出了数值精确的解决方案Skyrmion晶格和制定的Skyrmion状态的基本性质。
2009-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Soliton motion induced along ferromagnetic skyrmion chains in chiral thin nanotracks
本文通过原子尺度磁模拟研究含间隙斯格明子的钉扎链中孤子运动，发现其在宽驱动范围内可稳定运动且无斯格明子霍尔效应，并揭示了不同驱动下的相变特征及钉扎强度的影响，为技术应用提供依据。
2023-08-04 cond-mat.mes-hall
Moving skyrmions in Antiferromagnets by Sublattice Displacements
本文将反铁磁斯格明子视为两个耦合的铁磁子晶格斯格明子，证明其有效质量来源于子晶格相对位移，并建立包含耗散和电流外力的动力学理论，通过微磁学模拟验证了解析结果。
2025-05-09 cond-mat.mes-hall
A model for individual quantal nano-skyrmions
提出了一种描述铁磁环境中离散定域Skyrmion奇异性的量子模型。它允许讨论的重要性，各种参数的外观量子skyrmion奇点。对skyrmion的分析揭示了一些特定的量子性质：存在一系列的skyrmion态，局部自旋的非经典性质，叠加态的存在以及由于奇点中心自旋的量子化而存在的额外skyrmion态。的电子，隧穿或基板，与skyrmion的相互作用也被描述允许在起源的skyrmion的稳定性，以及区分铁磁和skyrmion相在非弹性电子隧穿光谱（IETS）实验的可能性，基于skyrmion量子特性的一个新的观点。
2019-04-08 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
Vortices in thin ferromagnetic films and the skyrmion number
我们指出，一个特殊的湮灭的涡antoverrypair观察数值Hertel和施耐德[物理评论Lett。97，177202（2006）]表示Skyrmion的形成和随后的衰变。
2007-01-24 cond-mat.mes-hall hep-th
Skyrmion spin texture in ferromagnetic semiconductor-superconductor heterostructures
我们提供了一个推导的自旋Skyrmion数分类的二维拓扑超导体从铁磁和Rashba自旋轨道耦合超导体异质结构。我们表明，在非平凡的拓扑相，其特征在于一个非零的陈数，总是有一个拓扑自旋纹理的占用带所代表的Skyrmion数。Skyrmion数具有物理直观和使用自旋敏感能带结构成像技术直接测量的优点。此外，我们表明，Skyrmion分类可以扩展到等效的一维拓扑超导体。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
A microwave field-driven transistor-like skyrmionic device with the microwave current-assisted skyrmion creation
磁性Skyrmion是纳米尺度上具有拓扑保护的畴壁结构，可以作为高级自旋电子器件的基本构件。在这里，我们提出了一个微波场驱动的skyrmion器件与晶体管的功能，在电压门控铁磁纳米轨道的skyrmion的运动进行了研究，通过微磁学模拟。结果表明，微波场可以通过激发自旋波来驱动Skyrmion的运动，并且Skyrmion的运动可以由门电压控制。我们还研究了微波电流辅助的skyrmion的创建，以方便操作的晶体管的skyrmionic设备上的源端。结果表明，适当频率的微波电流可以降低从铁磁背景中产生Skyrmion所需的阈值电流密度。所提出的类似晶体管的skyrmion器件在微波场和电流下工作，对于构建未来的基于skyrmion的电路可能很有用。
2017-10-03 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
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
Charge ordering and spontaneous topological Hall effect in bilayer skyrmion crystals
本研究通过双层斯格明子晶体模型，发现弱电子相互作用可诱导两种对称性破缺相，均产生自发的大拓扑霍尔效应，且相图可由电场调控，为相关材料研究提供新方向。
2025-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmionic Spin Structures in Layered Fe5GeTe2 Up To Room Temperature
晶格、温度和磁场对二维范德华磁体Fe5GeTe2中自旋结构形成的作用是一个关键的未解决的问题。使用洛伦兹透射电子显微镜，我们在实验上观察到的拓扑自旋结构，室温下的亚稳预冷和稳定后冷阶段的Fe5GeTe2。在宽的温度和磁场范围内，skyrmionic磁泡的形式没有优选的手性，这是一个中心对称的晶体结构的指示。在预冷阶段，这些气泡是可观察到的，即使没有一个外部字段的应用程序，而在后冷却阶段，从气泡域条纹域的转换被视为。为了理解Fe5GeTe2中的磁序，我们将宏观磁学表征结果与微观密度泛函理论计算进行了比较。我们的研究结果表明，即使在室温下，拓扑自旋结构可以稳定在中心对称范德华磁体。
2022-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Topological Nodal Chains and Transverse Transports in Ferromagnetic Centrosymmetric Semimetal FeIn2S4
该研究从理论上揭示铁磁中心对称半金属FeIn₂S₄是受非简单对称性保护的节线链半金属，其节线链抗自旋轨道耦合，兼具鼓面表面态与闭合费米弧，且节线环贡献大的反常霍尔与能斯特电导率，为磁性拓扑态与横向输运研究提供平台。
2024-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Voltage controlled core reversal of fixed magnetic skyrmions without a magnetic field
使用微磁学模拟，我们证明了核心反转的一个固定的磁skyrmion调制的垂直磁各向异性的纳米磁体与电场。通过垂直磁各向异性的顺序增加和减少，我们可以在两个Skyrmion态和两个铁磁态之间可逆地切换，即具有指向下/上的核心磁化和指向上/下的外围磁化的Skyrmion态和具有指向上/下的磁化的铁磁态。这些状态之间的切换被解释为对应于这些稳定状态中的每一个的自旋织构最小化磁各向异性、退磁、Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）和交换能的总和的事实。这可能导致在不使用磁场并且不使用电流移动skyrmions的情况下利用固定skyrmions实现的节能纳米磁性存储器和逻辑器件的可能性。
2016-03-02 cond-mat.mes-hall
Controllable transport of a skyrmion in a ferromagnetic narrow channel with voltage-controlled magnetic anisotropy
磁Skyrmions在下一代超低能耗自旋电子学器件中具有潜在的应用。在这项工作中，电流驱动的skyrmion运动在一个窄的铁磁纳米轨道电压控制的磁各向异性（VCMA）的数值研究。通过利用VCMA效应，skyrmion的传输可以在纳米轨道中是单向的，导致单向信息通道。Skyrmion的轨迹也可以通过周期性定位的VCMA门来调制，该VCMA门保护Skyrmion不因接触轨道边缘而被破坏。此外，在VCMA效应存在的情况下，通过调节驱动脉冲长度可以控制Skyrmion的位置。我们的结果为基于skyrmion的信息通道、二极管和赛道存储器的实际实现提供了指导方针。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of distinct skyrmion phases observed in hybrid ferromagnetic/ferrimagnetic multilayers
在室温下承载磁性skyrmions的材料可以实现新的计算架构以及紧凑和能量高效的磁性存储，如赛道存储器。在跑道装置中，信息通过磁skyrmion的存在/不存在来编码，磁skyrmion形成穿过装置的链。最终将导致赛道边缘处的skyrmion湮灭的skyrmion霍尔效应可以例如通过反铁磁耦合的skyrmion来抑制。然而，避免修改赛道中的Skyrmion间距离仍然具有挑战性。为了解决这个问题，一个比特链也可以由两个不同的孤子编码，比如一个skyrmion和一个chiral bobber。这种方法的主要局限性在于，它仅在B20型单晶材料系统中实现，该系统仅在低温下支持skyrmions，从而阻碍了未来应用的功效。在这里，我们证明了一个混合ferro/ferri/铁磁多层系统可以在室温下主机两个不同的skyrmion相。通过匹配定量的磁力显微镜数据与微磁模拟，我们发现，这两个阶段代表管状skyrmion和部分skyrmion（类似skyrmion bobbers）。此外，管状skyrmion可以转换为部分skyrmion。这样的多层系统因此可以用作使用不同类型的skyrmion设计skyrmion存储器应用的平台，并且潜在地用于使用薄膜器件中的垂直维度存储信息。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Creation of Skyrmions in Ferromagnetic Films with Perpendicular Anisotropy and Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
该研究通过蒙特卡罗模拟理论分析了特定铁磁薄膜中斯格明子的热产生，发现高温助力其形成且降温可冻结为规则晶格，还揭示了其拓扑性质及窄磁场下能量低于迷宫磁畴的特性。
2019-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analytical and numerical $K_u - B$ phase diagrams for cobalt nanostructures: stability region for a Bloch skyrmion
在这封信中，我们计算的能量对应于不同的磁相位存在于一个铁磁柱通过解析计算。从这些能量的比较中，可以构建作为样品的单轴各向异性和所施加的外部磁场的函数的磁相图。作为概念证明，我们分析了直径为240 nm、长度为70 nm的钴点的磁相图，其中易磁化轴平行于点轴，并且磁场朝向或垂直于该轴施加。从这些图中我们得到了布洛赫斯基米子（Sk）、涡核（VC）和铁磁（F）位形的稳定区域，它们可以指向任何$ψ$方向。我们的研究结果提供了一个途径，工程的形成和可控性的skyrmion在不同的各向异性常数和磁场的铁磁点。
2017-09-06 cond-mat.mes-hall
Eigenmodes of synthetic antiferromagnetic skyrmions
Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（物质结构与动力学马普研究所）；Center for Free-Electron Laser Science（自由电子激光科学中心）；University of Hamburg（汉堡大学）；University of Vienna（维也纳大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
利用微磁本征值和振铃模拟，研究了受限合成反铁磁（SAF）斯格明子的激发模式，揭示了反铁磁层间耦合对动力学的调控以及集体平移和呼吸模式。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall
Imprinting skyrmions in thin films by ferromagnetic and superconducting templates
磁性Skyrmions是新一代存储器中很有希望的信息载体。如何产生和稳定skyrmions是其成功应用于技术的关键。在这里，我们从理论上证明，阵列的skyrmions可以印在大量的铁磁薄膜，使磁性纳米结构的模板接近薄膜。研究了目前纳米技术所允许的两种模板：铁磁纳米棒阵列和超导涡旋。Skyrmion是在磁性薄膜短时间暴露于模板场时产生的，并且在去除模板后保持稳定。
2014-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Skyrmions in the moiré of van der Waals 2D magnets
我们探索skyrmion的形成和控制的可能性，在二维磁体从无处不在的云纹图案VDW异质结构。以反铁磁衬底上的铁磁单层为例，我们证明了二维磁体中skyrmions的新起源，来自于莫尔条纹中局部不同原子登记处对层间磁耦合的横向调制。莫尔skyrmions是双退化与相反的拓扑电荷，并被困在一个有序的阵列的网站与莫尔周期，可以显着调整的应变和层间平移。在较强的层间耦合下，基态为Skyrmion晶格，磁场可以改变Skyrmion的涡度和在云纹中的位置。在弱层间耦合极限下，我们发现铁磁基态上的亚稳态skyrmion激发可以通过电流脉冲在有序的莫尔陷阱位置之间确定性地移动。我们的研究结果指出，潜在的使用云纹skyrmions作为信息载体和急剧可调的拓扑背景的电子输运。
2018-10-07 cond-mat.mes-hall
Band topology and dynamic multiferroicity induced from dynamical Dzyaloshinskii-Moriya interactions in centrosymmetric lattices
The University of Hong Kong（香港大学）；HK Institute of Quantum Science & Technology（香港量子科学研究所）
研究通过动态Dzyaloshinskii-Moriya相互作用揭示了带拓扑与动态多铁性之间的内在联系。
2025-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A micromagnetic theory of skyrmion lifetime in ultrathin ferromagnetic films
我们使用的连续微磁框架推导出紧凑的skyrmion寿命公式由于热噪声在铁磁薄膜中具有相对较弱的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。在没有一个鞍点连接的skyrmion解决方案的铁磁状态，我们解释skyrmion崩溃事件作为“捕获的一个微尺度”。这产生了一个明确的Arrhenius崩溃率与势垒高度和前因子作为所有材料参数的函数，以及崩溃的动力学路径。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Controlling the helicity of magnetic skyrmions by electrical field in frustrated magnets
在中心对称结构中由挫折产生的skyrmions拥有额外的内部自由度：涡度和螺旋度，从而产生独特的性质和潜在的功能，这是不共享的skyrmions源于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在非中心对称结构。目前的工作表明，磁驱动的电极化的强度进行skyrmions提供了一个直接的处理调谐螺旋度。特别是对于面内磁化的Skyrmions，通过外加电场，无论是Skyrmions还是反Skyrmions，螺旋度都可以连续旋转并精确拾取。面内单轴各向异性有利于这种操纵。
2020-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interactions of composite magnetic skyrmion-superconducting vortex pairs in ferromagnetic superconductors
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Edge Hill University（边缘山大学）；Keio University（庆应义塾大学）
研究铁磁超导体中Skyrmion-涡旋对的相互作用，揭示其在不同区域的束缚态行为及聚类现象，为控制混合拓扑物质提供理论支持。
2026-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Soft-magnetic skyrmions induced by surface-state coupling in an intrinsic ferromagnetic topological insulator sandwich structure
铁磁拓扑绝缘体（TI）上的磁skyrmion是手征自旋织构在动量空间中的实空间表现，通过对其进行剪裁，可以成为信息处理的载体.在这里，我们制作了一个三明治结构，包含两层的自组装铁磁七层TI，Mn（Bi $_{1-x}$ Sb $_{x}$）$_{2}$ Te $_{4}$（MnBST），由五层TI，（Bi $_{1-x}$ Sb $_{x}$）$_{2}$ Te $_{3}$（BST），并通过拓扑霍尔效应观察Skyrmions在一个内禀磁性拓扑绝缘体的第一次。BST间隔层的厚度在控制两个MnBST层中的带隙拓扑表面态之间的耦合以稳定skyrmion形成方面是至关重要的。七层MnBST中锰原子的均匀、高度有序排列导致其中存在较强的交换相互作用，从而使skyrmions具有“软磁性”。这将为拓扑鲁棒的磁存储器开辟一条道路。
2021-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
