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
Controlled anisotropic dynamics of tightly bound skyrmions in a synthetic ferrimagnet due to skyrmion-deformation mediated by induced uniaxial in-plane anisotropy
我们研究了合成铁磁物质中紧密束缚的两个skyrmion态的skyrmion变形对速度和斜偏转角的依赖性。我们condsider在这里，一个平面内单轴磁晶各向异性项，以诱导横向形状失真和整体尺寸调制的skyrmion由于减少的有效面外各向异性，从而影响skyrmion速度，偏斜偏转和诱导各向异性在这些量相对于驱动电流角。由于合成亚铁磁体中的偶极相互作用受挫，可以用相对小的诱导各向异性常数诱导相当大的skyrmion变形，从而可以实现宽范围的调谐。我们还分析表明，skyrmion变形的后果，在一定条件下，导致skyrmion偏转相对于驱动电流的角度，无关的拓扑电荷。结果进行了分析相结合的微磁模拟和化合物粒子描述内的Thiele形式主义，从一个整体的迁移率张量构建。这项工作提供了一个额外的路径，对原位调整的skyrmion动力学。
2018-07-19 cond-mat.mes-hall
Direction-Dependent Stability of skyrmion lattice in helimagnets induced by Exchange Anisotropy
交换各向异性为非中心对称大块手征磁体中Skyrmion晶格相的稳定性提供了方向依赖机制。基于Skyrmion晶格的傅立叶表示，我们解释了方向依赖的温度-磁场相图的块状MnSi通过一个唯象的平均场模型，包括交换各向异性。通过与实验结果的定量比较，我们澄清了体MnSi中skyrmion晶格相的稳定性是由负交换各向异性和热涨落的综合作用决定的。详细讨论了交换各向异性和傅里叶表示阶数对Skyrmion晶格平衡性质的影响。
2018-08-15 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
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
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
Experimental creation and annihilation of nonvolatile magnetic skyrmions using voltage control of magnetic anisotropy without an external magnetic field
在这项工作中，我们利用电压控制的磁各向异性（VCMA）操纵磁skyrmion是固定在空间。基于这种策略的存储器设备可能比基于电流控制运动的skyrmionic设备具有更小的占地面积和更好的能量效率。为了证明VCMA诱导操纵的skyrmions，我们制造反铁磁/铁磁/氧化物异质结构薄膜，skyrmions可以稳定，没有任何外部磁场由于交换偏置的存在。这些孤立的skyrmion被消灭的电压脉冲，增加PMA。另一方面，减少PMA促进形成更多的skyrmions。此外，通过增加体系的PMA，可以从手性畴产生Skyrmions。为了证实我们的实验观察，我们进行了微磁学模拟。所提出的方法可能会导致新的基于skyrmion的存储设备。
2019-04-01 cond-mat.mes-hall
Effect of random anisotropy in stabilization of topological chiral textures
在纳米器件中操纵skyrmion的需求不断增加，这带来了有趣的研究，以了解这些拓扑保护的手性结构的稳定性。为了理解实验中观察到的Skyrmion的实际形状和大小，我们进行了微磁学模拟，研究了磁性薄膜系统中存在随机各向异性时Skyrmion的稳定性。以前的实验11报告的skyrmion成像在薄膜描绘的skyrmion形状不是完美的圆形。在这里，我们通过模拟表明，由于不同的局部各向异性能量的存在，skyrmion的形状可能会扭曲。改变单轴各向异性常数（Ku）和随机各向异性常数（Kr）14的值以理解在15平方磁性纳米元件中稳定的skyrmion和反skyrmion的形状和尺寸的变化。在高随机各向异性能的情况下，skyrmion的形状发生了畸变，尺寸保持不变。
2020-03-27 cond-mat.mes-hall
Skyrmion confinement and dynamics in tracks patterned with magnetic anisotropy: theory and simulations
Skyrmion是在磁性薄膜中激发的一种受拓扑保护的自旋织构。Skyrmions的半径通常为10-100 nm。由于其尺寸，skyrmion有望成为内存和新型设备的候选者。为了实现将使用skyrmion电路的未来设备，需要引导skyrmion运动的轨道。在磁各向异性能量的差异图案化的轨道是良好的铺设没有潜在的口袋，而磁膜雕刻出的轨道有潜在的口袋在角落处由于退磁场。因此，具有磁各向异性图案化的轨道在制作Skyrmion电路中起着关键作用。按照这一思路，对轮毂和弯曲轨道进行了试验。然而，我们对这些轨道中的skyrmions运动知之甚少。这项工作的目的是确定skyrmions和墙壁的轨道之间的作用力。作用在Skyrmion上的静力可以表示为负的由磁各向异性起伏引起的势能梯度。势可以通过数值计算来估计，用它们的半径和畴壁宽度来模拟skyrmions的形状。我们发现，力不仅取决于到墙壁的距离，但也对形状的skyrmions。我们还进行了微磁模拟的马格努斯力和加速度的磁各向异性梯度被考虑到，以及由墙壁的力量。模拟结果表明，与从模型skyrmions计算的结果吻合良好。
2020-05-11 cond-mat.mes-hall
Phenomenology of current-skyrmion interactions in thin films with perpendicular magnetic anisotropy
研究了结构反转不对称性与膜面垂直的磁性薄膜中的Skyrmion。我们确定了一个单一的skyrmion的磁化织构和它的依赖Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用相对于静磁能的强度。在此基础上，我们建立了一个唯象模型，描述了自旋轨道耦合中最低阶的电流与skyrmions运动之间的相互作用。我们估计实验验证的速度为电流驱动的运动的skyrmion纹理的基础上获得的结果从畴壁动力学。
2013-10-29 cond-mat.mes-hall
Size and shape of skyrmions for variable Dzyaloshinskii-Moriya interaction and uniaxial anisotropy
我们已经进行了微磁学模拟，以研究在具有垂直各向异性的不同形状的铁磁元件中skyrmions的形成。Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（D）和单轴各向异性（K）的强度是不同的，以阐明skyrmion形成的机制。结果表明，在一定的D和K组合下，不会形成Skyrmion。此外，我们还观察到，对于大的D和小的K值，有限尺寸效应占主导地位，这反过来又阻碍了典型的N 'eel（球形）skyrmions的形成。然而，所产生的磁相本质上是skyrmionic的，并且具有不同的形状。我们还发现，除了竞争D和K值之外，磁性纳米元件的形状在确定最终磁性状态方面具有重要作用。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall
Skyrmionium Dynamics and Stability on One Dimensional Anisotropy Patterns
本文研究斯格明子偶素在含无序区的周期性各向异性图案上的电流驱动动力学，揭示缺陷密度导致的转变、重入稳定及横向振动延寿机制。
2025-01-10 cond-mat.mes-hall
Chiral skyrmions in cubic helimagnet films: the role of uniaxial anisotropy
本文报道了在面外磁场中进行的锰硅外延层的磁测量和磁阻测量。本文对单轴各向异性轴和磁场都在平面外的受限立方螺旋磁网中的手征调制进行了理论分析。与平面内场测量（Wilson等人，Phys.Rev.B86，144420（2012）），MnSi/Si（111）中的难轴单轴各向异性相对于锥相增加了（111）取向的skyrmions和面内螺旋体的能量，并使锥相成为饱和场以下唯一稳定的磁性织构。虽然诱导的单轴各向异性在稳定skyrmion晶格和螺旋体中是重要的，但在MnSi/Si（111）中的特定各向异性完全抑制了面外磁场中的这些状态。然而，在面外磁场的较大范围内，MnSi/Si（111）外延层中存在尺寸增大的孤立skyrmion。
2014-03-04 cond-mat.mes-hall
Field and anisotropy driven transformations of spin spirals in cubic skyrmion hosts
我们讨论了体手性磁体如MnSi和Cu $_2$ OSeO $_3$中螺旋态的独特特征，这些特征源于立方磁晶各向异性的影响。首先，在螺旋到圆锥和圆锥到铁磁的转变中，分别发生在H $_{c1}$和H $_{c2}$，立方各向异性导致螺旋波矢量的可逆或不可逆的跳跃式重新取向。易和硬各向异性轴之间的微妙的相互作用引起的椭圆扭曲的锥形状态之间的相变几乎没有任何可检测到的周期变化。我们发现，在现场立方和交换各向异性项之间的竞争也可以导致斜螺旋状态。我们的工作为进一步的实验研究提供了明确的方向，以揭示理论预测的螺旋态在立方helimagnets超出上述既定的状态，因此，可以帮助理解这些原型skyrmion主机的磁相图。此外，我们发现，孤立的skyrmion的属性，如skyrmion间的吸引力，取向和/或成核也植根于主机螺旋状态的属性，其中skyrmion是稳定的。
2020-11-11 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
Chiral skyrmions in an anisotropy gradient driven by spin-Hall effect
最近已经证明了通过各向异性梯度和自旋霍尔效应的组合来驱动Skyrmion运动的策略。在这里，我们研究这种类型的运动相结合的微磁模拟和广义蒂勒方程的基本属性。我们发现，各向异性梯度驱动的skyrmion主要沿垂直于梯度的方向，由于保守的扭矩的一部分。由于阻尼力矩，沿平行于各向异性梯度的方向存在一些较慢的运动。当加入适当的自旋霍尔力矩时，各向异性梯度方向上的skyrmion速度可以得到增强。当skyrmion移动到各向异性变化的区域时，这种运动引起skyrmion的加速度。在实验中要正确估计skyrmion速度，就必须考虑这一现象。我们采用了蒂勒一样的形式主义，并推导出的速度和加速度的skyrmion，匹配非常好的微磁模拟结果的表达式。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability of in-plane and out-of-plane chiral skyrmions in epitaxial MnSi(111)/Si(111) thin films: surface twists versus easy-plane anisotropy
具有易平面各向异性的立方螺旋磁网的薄膜的重新审视的理论相图被示出为具有与先前报道的不同的拓扑结构[Phys.Rev.B85，094429（2012）]。对于所施加的磁场的面内和面外方向，相图表现出稳定skyrmions的广泛区域，其对于宽范围的各向异性参数重叠。虽然存在的平面外skyrmions是矛盾的，在以前的理论模型，我们证明，额外的表面扭曲导致其稳定性，而温和的易平面各向异性增加的稳定范围内的平面skyrmions。此外，各向异性和表面扭曲之间的相互作用引起相对于表面倾斜的稳定螺旋状态。由于在大块helimagnets中不存在，这种斜螺旋在薄膜纳米系统的相图中占据了巨大的面积，并作为锥体和螺旋体之间的连接纽带。我们的理论为外延MnSi（111）/Si（111）薄膜中面内和面外skyrmion的实验研究提供了明确的方向。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall
Skyrmion robustness in non-centrosymmetric magnets with axial symmetry: The role of anisotropy and tilted magnetic fields
本文研究了极性磁体中Néel skyrmions在倾斜磁场作用下的稳定性，其单轴各向异性范围从易平面到易轴。我们构造了相应的相图，并研究了具有位移核的斜skyrmions的内部结构。我们发现，适度的易平面各向异性增加了Néel skyrmions沿对称轴的场的稳定范围，而适度的易轴各向异性增强了它们对倾斜磁场的鲁棒性。我们强调的方向，沿其skyrmion核心移动，取决于下面的晶格的对称性。在具有C $_{nv}$对称性的极性磁体中实现的Néel skyrmions的核心，根据由Dzyaloshinskii常数的符号指示的磁化的旋转方向，沿着或相反于磁场的离轴（面内）分量移位。反kyrmions的核心移位，存在于手征磁体与D $_{2d}$对称性，取决于在平面内的取向的磁场，可以是平行的，反平行，或垂直于it.We认为，各向异性的作用，在具有轴对称晶体结构的磁体是不同的立方helimagnets。我们的研究结果可以应用于解决最近的实验极性磁铁与C $_{3v}$对称性，GaV $_4$ S $_8$和GaV $_4$ Se $_8$。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall
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
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
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
Skyrmion mediated voltage controlled switching of ferromagnets for reliable and energy efficient 2-terminal memory
我们提出了一种两端纳米磁性存储元件的基础上采用单极电压脉冲，修改系统的垂直各向异性的垂直磁化纳米磁体的磁化反转。我们的工作表明，存在的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya Interaction，Dzyaloshinski-Moriya Interaction）可以创建磁化反转的替代路线，从而避免了需要利用旋进磁化动力学以及偏置磁场，这些都是在传统的基于电压控制的磁各向异性（VCMA）的垂直磁化切换中采用的。我们与广泛的微磁模拟，在热噪声的存在下，所提出的skyrmion介导的VCMA开关机制是强大的，在室温下，导致极低的错误切换，同时也可能是1-2个数量级的能源效率比最先进的自旋转移矩（STT）为基础的开关。
2017-07-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Formation of Néel Type Skyrmions in an Antidot Lattice with Perpendicular Magnetic Anisotropy
磁性Skyrmions是在具有面外各向异性的磁性薄膜中发现的类粒子手性自旋织构，被认为是下一代数据存储器件中潜在的信息载体。尽管对skyrmions的性质及其动态特性进行了深入的研究，但仍有几个关键挑战需要解决。特别是在室温下Skyrmion的可重复产生、稳定和限制。在这里，我们提出了一种方法，用于捕获纳米尺寸的磁性skyrmions在阵列的磁性拓扑缺陷的反点晶格的形式。利用微磁学模拟，我们阐明了反点晶格中skyrmion的形成，并表明捕获依赖于反点晶格参数。扫描透射X射线显微镜测量证实了这种行为。这一证明，一个磁性antidot晶格可以实现作为主机捕捉skyrmion和skyrmion为基础的设备的实验研究提供了一个新的平台。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall
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
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
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
Low-Temperature Skyrmions and Spiral Reorientation Processes in Chiral Magnets with Cubic Anisotropy: Guidelines for Bridging Theory and Experiment
本研究通过唯象Dzyaloshinskii框架，揭示了立方各向异性如何稳定低温斯格明子相，并提供了连接理论与实验、估算各向异性常数的指南，为预测其他立方螺旋磁体的斯格明子稳定性奠定基础。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall
Topological transition in spectrum of skyrmion crystal with uniaxial anisotropy
St.Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；NRC “Kurchatov Institute”, Petersburg Nuclear Physics Institute（库尔恰托夫国家研究中心，圣彼得堡核物理研究所）
研究在Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和单轴磁各向异性下，薄铁磁膜中斯格明子晶体元激发的能带结构，发现无各向异性时存在拓扑转变，并证明该转变在一定单轴各向异性范围内存在，且相图显示易平面域中转变场更高，易轴域中更低。
2025-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion Logic Clocked via Voltage Controlled Magnetic Anisotropy
磁skyrmions是令人兴奋的候选人节能计算由于其非挥发性，可检测性和流动性。最近的一个建议，在可逆计算的范例，使大规模的电路组成的直接级联skyrmion逻辑门，但它是有限的制造困难和能源成本与skyrmion同步使用的缺口。为了克服这些挑战，因此，我们提出了一个skyrmion logicsynchronized通过调制的电压控制的磁各向异性（VCMA）。除了通过微磁模拟证明VCMA同步的原理外，我们还量化了电流密度、skyrmion速度和各向异性势垒高度对skyrmion运动的影响。进一步的微磁结果证明了级联逻辑电路的可行性，其中VCMA同步器使时钟和流水线，说明了一个可行的途径，以节能的大规模计算系统的基础上磁skyrmions。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall cs.ET cs.SY
Skyrmions in thin films with easy-plane magnetocrystalline anisotropy
我们证明，手征skyrmionic磁化配置可以被发现的最低能量状态的B20薄膜材料与易平面磁晶各向异性与所施加的磁场垂直于膜平面。我们的观察结果与以前的分析工作相矛盾，但与最近的实验研究相一致。观察到的skyrmions的大小增加与易平面磁晶各向异性。我们使用一个完整的微磁模型，包括退磁和三维几何形状，找到当地的能量最小值（亚稳）的磁化配置，使用数值阻尼时间积分。我们探索系统的相空间，并从各种初始磁化配置开始模拟，提出一个系统的概述各向异性和磁场参数的skyrmions是亚稳态和全球能量最小（稳定）状态。
2016-04-22 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
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
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
Micromagnetic Simulations Study of Skyrmions in Magnetic FePt Nanoelements
在330 nm的三角形棱柱磁性纳米元件的磁化反转与可变磁晶各向异性类似的部分化学有序的FePt的研究使用微磁模拟采用有限元离散化。几个磁性能，包括磁skyrmion数$S$的评价计算，以表征磁配置表现出涡旋状的形成。磁涡旋和skyrmions揭示在不同的系统中产生的变化的大小和相对取向的磁晶各向异性方向，相对于正常的三角棱柱基地。对于磁晶各向异性垂直于纳米元素基底的情况，已经检测到skyrmion数大于1的微磁配置。对于特定的磁晶各向异性值三个不同的skyrmions形成并持续一系列的外部领域。基于模拟的skyrmion数S的计算表明，可以为缺乏手性相互作用的磁性纳米颗粒系统（如Dzyaloshinsky-Moriya）创建skyrmion，但只需改变磁晶各向异性。
2018-09-29 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Skyrmion fractionalization and merons in chiral magnets with easy-plane anisotropy
本文研究了具有易平面各向异性$A$的手征磁体的平衡相图。由外部磁场稳定的巨大三角形skyrmion晶格相作为增加$A$的函数连续地演变成最近邻skyrmion开始彼此重叠的状态。这种重叠导致Skyrmion数从其量化值$Q=1$连续减少，并且在最近邻Skyrmion形成的三角形的中心出现反涡旋。反涡也带有一个小的“斯基尔米恩数”$Q_A \ll 1$，它随着$A$的增加而增加。在临界值$A$处，系统发生一级相变，转变为正方形涡旋-反涡旋晶格。最后，对于足够大的各向异性$A$，倾斜铁磁态通过另一个一级跃迁变得稳定。有趣的是，这种一级跃迁伴随着{ \it亚稳}的介子解。
2015-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Dynamical Skyrmion State in a Spin Current Nano-Oscillator with Perpendicular Magnetic Anisotropy
研究了基于垂直磁各向异性Pt/[Co/Ni]磁性多层膜的自旋电流纳米振荡器的光谱特性。通过改变所施加的磁场和电流，实现了振荡的局域和传播自旋波模式。在小的领域，我们观察到一个突然发病的调制边带。我们使用微磁模拟来确定这种状态作为一个动态的磁skyrmion稳定在有源器件区域的自旋电流注入，其电流诱导的动力学是伴随着由于歪斜偏转的核心的回旋运动。我们的研究结果表明，在磁性薄膜中利用自旋电流对skyrmion进行可控操纵是一条实用的途径。
2015-03-12 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
Robust skyrmion-bubble textures in SrRuO$_3$ thin films stabilized by magnetic anisotropy
结合霍尔输运测量和数值模拟研究了巡游铁磁体SrRuO $_3$的自旋拓扑织构.我们观察到与Skyrmions相关的拓扑霍尔效应的特征信号。一个相对较大的厚度，我们的薄膜和重金属层的情况下，使界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用不太可能的来源，这些拓扑自旋纹理。此外，传输异常对磁场倾斜和温度表现出前所未有的鲁棒性。我们的数值模拟表明，这种非常规的行为结果从磁泡与skyrmion拓扑结构稳定的磁偶极相互作用在一个意想不到的区域参数空间。
2020-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Channeling Skyrmions: suppressing the skyrmion Hall effect in ferrimagnetic nanostripes
本研究针对斯格明子霍尔效应的应用难题，通过模拟阐释亚铁磁斯格明子运动本质，提出带自旋极化电流方案的磁性通道纳米器件，可无副效应地控制斯格明子运动通道，还能通过调电流改变其横向位置。
2024-05-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Shapiro Steps and Stability of Skyrmions Interacting with Alternating Anisotropy Under the Influence of ac and dc Drives
本文通过原子级模拟研究了条纹各向异性二维系统中skyrmion在ac和dc组合驱动下的滑动动力学，发现了独特的二维Shapiro阶梯、Shapiro尖峰及锁相现象。
2024-04-22 cond-mat.mes-hall
Thermal generation of droplet soliton in chiral magnet
在常规的$π$ -skyrmions之外控制产生局域磁织构是磁学领域的一个重要问题。本文通过自旋动力学模拟、蒙特卡罗模拟和谐波过渡态理论，证明了在倾斜磁场存在下，热涨落可以可靠地产生具有零拓扑荷的基本手征磁孤子--手征液滴.建议的协议依赖于一个不寻常的动力学相结合的熵稳定和低能量势垒的拓扑平凡状态的成核的影响。按照该方案，通过改变温度和外部磁场的倾斜，可以在单个系统中选择性地产生手性液滴或$π$ -skyrmion。两个不同的磁孤子的共存建立了一个丰富的磁化动力学的基础，并开辟了更复杂的磁纹理，如skyrmion袋和skyrmion与手征扭结的建设的可能性。
2021-11-24 cond-mat.mes-hall
Theory of skyrmion, meron, anti-skyrmion and anti-meron in chiral magnets
我们发现封闭形式的解决方案的手征磁铁的欧拉方程的Skyrmion或meron依赖于磁各向异性和磁场的相对强度。我们表明，这些解决方案的相关长度尺度主要取决于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的强度，通过其比率，分别与磁场和磁各向异性。因此，我们明确地确定的参数依赖于半径的拓扑结构，特别是skyrmions，表现出良好的协议与实验和第一原理研究。一个各向异性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用适合于薄膜制成的$C_{nv}$对称材料被发现稳定反skyrmion和反meron，这是典型的$D_{2d}$对称系统，取决于各向异性的程度。在此基础上，通过比较共线和非共线竞争相的能量，得到了相图。
2019-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub-20 nm spin textures with arbitrary topological charge stabilized by higher-order interactions
Zhejiang Sci-Tech University（浙江理工大学）
本研究通过第一性原理参数化的原子自旋模型，预测了Janus单层中由高阶自旋相互作用稳定的亚20纳米高拓扑电荷自旋织构，揭示了其成核与稳定机制。
2026-09-29 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
Room-temperature observation and current control of skyrmions in Pt/Co/Os/Pt thin films
本文报道了在Pt/Co/Os/Pt薄膜异质结中观察到的室温磁skyrmions及其对电流的响应。磁性是非常敏感的插入薄Os层之间的Co-Pt界面导致降低饱和磁化强度，磁各向异性和居里温度。所观察到的skyrmions存在于一个狭窄的温度，外加磁场和层厚度范围附近的自旋重取向从垂直到面内磁各向异性的过渡。Skyrmion的平均直径为2.3μm，输运测量表明，这些特征可以在低至J = 2 × 10^4 A/cm^2的电流密度下被取代，并显示出Skyrmion霍尔效应。
2017-11-19 cond-mat.mes-hall
A proposal for skyrmion-based diode-like device in antiferromagnetic nanostripe
提出一种在反铁磁纳米条带中利用各向异性梯形势垒实现斯格明子单向输运的类二极管器件，并通过微磁模拟揭示几何参数、电流密度和各向异性对性能的影响。
2024-12-16 cond-mat.mes-hall
Tailoring Magnetic Skyrmions by Geometric Confinement of Magnetic Structures
纳米尺度的磁性skyrmions具有有趣的静态和输运性质，使它们成为未来自旋电子器件的候选者。因此，控制和操纵Skyrmions的大小和行为至关重要。使用Ginzburg-Landau方法，我们从理论上表明，skyrmion和skyrmion晶格可以稳定的单轴磁各向异性的薄膜的中心对称铁磁体的空间调制。值得注意的是，skyrmion的大小是由交换长度和各向异性的空间调制的周期的比率，在方差与常规skyrmion稳定的偶极和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMIs）。
2017-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Vortex with Skyrmionic Core in Thin Nanodisk of the Chiral Magnets
利用微磁学方法和蒙特卡罗模拟，在具有Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用和单轴各向异性的手征磁铁薄纳米盘中获得了一种具有Skyrmionic核和一系列圆形自旋条纹的涡旋自旋织构。通过控制盘的大小，可以连续地调节Skyrmion核的大小。而且，在一定的盘尺寸下，即使没有外加磁场和热涨落的帮助，这种涡旋态也可能是自发基态。此外，单轴各向异性能够稳定这种涡旋自旋织构。我们预期，目前的工作将激发进一步的实验研究探索自旋结构。
2012-12-21 cond-mat.mes-hall
Meron-mediated phase transitions in quasi-two-dimensional chiral magnets with easy-plane anisotropy: successive transformation of the hexagonal skyrmion lattice into the square lattice and into the tilted FM state
本文揭示了准二维手性磁体中易面各向异性驱动六角斯格明子晶格经半子-反半子介导的畸变阶段逐步转变为正方晶格并最终进入倾斜铁磁态的完整相变路径，同时阐明了畴壁半子在自旋波共振中的动力学作用。
2024-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
3D Analytical Model of Skyrmions and Skyrmion-like Structures in a Two-sublattice Antiferromagnet with Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
建立了描述具有单轴磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的双子格反铁磁体中Skyrmion和类Skyrmion磁结构的解析模型.在反铁磁体中，当Skyrmion速度小于自旋波速度时，证明了亚临界情形下Skyrmion尺寸沿运动方向的相对论收缩。在反铁磁体中，类Skyrmion磁结构以大于自旋波速度运动时，发现了类洛伦兹超临界转变。
2019-12-06 cond-mat.mes-hall
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
Nanoscale control of perpendicular magnetic anisotropy, interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction and skyrmions in the inversion-symmetry-broken Ru/Co/W/Ru films
铁磁体（FM）和重金属（HM）之间的界面上产生的自旋-轨道效应的增强是可能的，通过在层状膜中的结构反转对称性的强破缺。在这里，我们表明，在Ru/Co/Ru膜中的Co和Ru之间的C3 N4 W中间层的引入能够保持垂直磁各向异性（PMA），同时诱导大的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（iiiT）。我们发现，Ru/Co/W/Ru薄膜的PMA高达0.35 nm的标称厚度的W（tW）。利用布里渊光散射（BLS）技术研究了Damon-Eshbach几何中自旋波的传播，发现随着tW的增加，自旋波的强度值急剧增加。当tW= 0.24nm时，最大吸收峰为-3.1erg/cm ~ 2，是准对称Ru/Co/Ru薄膜的10倍。在对称的HM/FM/HM三层体系中，通过界面工程化的纳米级反转不对称性同时控制PMA和iPhase强度的能力激发了对手性铁磁体的新的基本和实际兴趣，手性铁磁体是磁skyrmions的潜在宿主。
2017-09-05 cond-mat.mes-hall
Emergence of topological Hall effect in half-metallic manganite thin films by tuning perpendicular magnetic anisotropy
具有拓扑自旋织构的磁性材料（如磁性Skyrmion）表现出非平凡的霍尔效应，即拓扑霍尔效应（THE）。在这项研究中，我们证明了出现在半金属钙钛矿锰氧化物的薄膜的THE。为了稳定磁skyrmions，我们控制的垂直磁各向异性施加压缩外延应变，以及通过引入一个小的Ru掺杂。当垂直磁各向异性被调整，使其与磁偶极相互作用平衡时，该膜在磁化反转过程中表现出相当大的THE。实空间观测表明存在Skyrmion的形成，其中一些具有高拓扑电荷数。目前的结果开辟了新的功能，出现在skyrmion相和其他丰富的阶段之间的激烈竞争的钙钛矿锰氧化物与各种订单的自旋，电荷和轨道自由度的可能性。
2018-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
