Topological phase transitions driven by polarity change and next-nearest-neighbor hopping in skyrmion crystals
South China University of Technology（华南理工大学）
研究通过考虑Skyrmion晶格的体-边对应关系，探讨了极性、次近邻跃迁和交换耦合对拓扑性质的影响，发现极性变化导致拓扑相变并改变Chern数。
2020-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Topological Hall and Spin Hall Effects in Disordered Skyrmionic Textures
我们进行了全面的拓扑霍尔和拓扑自旋霍尔效应在无序skyrmionic系统的研究：无量纲（自旋）霍尔角的评估跨能量能带结构的多探针Landauer-Büttiker形式主义和他们的链接出现的自旋纹理的真实空间拓扑结构的有效磁场突出。我们讨论了这些结果的最佳skyrmion的大小和各种尺寸的样品，发现绝热近似仍然适用于大skyrmion以及几个原子大小的nanoskyrmion。最后，我们测试了拓扑信号对无序强度的鲁棒性，表明拓扑霍尔效应对动量散射高度敏感。
2016-09-18 cond-mat.mes-hall
Cooperative Charge Pumping and Enhanced Skyrmion Mobility
利用多体问题的统计物理方法，通过求解紧束缚模型下薛定谔方程的时间演化，研究了铁磁skyrmions稳态运动产生的电子抽运.结果表明，稳定运动的Skyrmions能够抽运大的电荷流是由于其非平凡的磁拓扑结构，即自旋动力和拓扑霍尔效应的共存.基于绝热散射理论，我们计算了泵浦电流，并证明了它与传导电子对skyrmion的反射系数成比例。最后，我们建议，这样的现象可以利用在赛道设备的上下文中，电子泵增强了集体运动的训练的skyrmions。
2018-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Acoustic Tweezers for Magnetic Skyrmions
Fudan University（复旦大学）；State Key Laboratory of Surface Physics and Institute for Nanoelectronic Devices and Quantum Computing, Fudan University（复旦大学表面物理国家重点实验室和纳米电子器件与量子计算研究所）；Department of Physics, Fudan University（复旦大学物理系）；Zhangjiang Fudan International Innovation Center, Fudan University（复旦大学张江国际创新中心）
针对现有磁性斯格明子驱动方法缺乏单粒子选择性的问题，本文提出声学镊子方案，利用空间扩展声学束实现单个斯格明子的确定性捕获与路由，为高精度拓扑自旋电子学提供非破坏性片上路径。
2026-08-14 cond-mat.mes-hall
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
Quantum Magnetic Skyrmion Operator
本研究提出将量子磁斯格明子表示为玻色子算符的变分波函数，通过数值模拟验证了其有效性与适用范围，为多斯格明子量子相场论构建提供了基础。
2024-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Experimental observation of one-dimensional motion of interstitial skyrmion in FeGe
维度和拓扑结构之间的相互作用通过奇异的纹理形态和新颖的动力学表现在磁性中。自由磁Skyrmion在电流作用下表现出Skyrmion霍尔效应。一旦将其限制在一维（1D）沟道中，Skyrmion霍尔效应将被抑制，并且电流驱动的Skyrmion速度将被非绝热自旋转移矩\b{eta}提高。在这里，我们的实验表明，条纹的空间调制自旋螺旋作为自然的1D通道，以限制skyrmion。以FeGe为基准，通过几何切口产生间隙Skyrmion，并在没有Skyrmion霍尔效应的情况下稳定运动。由于FeGe中存在大的\b{eta}，一维Skyrmion的电流-速度曲线的斜率几乎提高了一个数量级。在其他拓扑缺陷中也观察到该特征。利用一维skyrmion动力学将是一个非常有前途的路线，实现拓扑自旋电子器件。
2022-12-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum Dynamics of Magnetic Skyrmions: Consistent Path Integral Formulation
我们提出了一个路径积分形式的内禀量子动力学的磁skyrmions耦合到一个热背景的磁涨落。在将Skyrmion的集体坐标$\boldsymbol{R}$提升为动态变量并积分出磁振子热浴后，我们导出了带有非局域阻尼项的$\boldsymbol{R}$的广义运动方程，该方程描述了有限温度下稳态Skyrmion动力学。本质上是温度依赖性的，固有阻尼示出起源于耦合的热激活磁振子模式的绝热势驱动的刚性skyrmion运动，这可以被视为另一种表现形式的新兴电动力学固有的拓扑磁纹理。我们进一步认为，对角分量的阻尼项作为源的耗散和惯性，而其非对角分量修改的磁skyrmion的回旋运动。通过对手征铁磁体晶格自旋模型的数值计算，研究了周期性和受限几何中本征阻尼随磁场变化的温度行为。固有阻尼被证明是高度非本地的，揭示其量子力学性质，随着温度的升高变得更加明显。在高温下，当磁振子占据因子是大的，固有阻尼示出产生一个修改后的Thiele方程与额外的非局部耗散和质量项，表现出几乎线性的温度行为。我们的结果提供了一个微观背景的半经典磁化动力学和建立一个框架，了解自旋热电子学效应的拓扑磁织构。
2022-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Electrodynamics in Skyrmions Merging
在最近的一项研究中，在金属手性磁体Fe 0.5Co 0.5Si中，当Skyrmion相被破坏时，观察到磁性Skyrmion的合并，并且数值模拟证明了在两个Skyrmion线的合并点处存在一个双折射。这种磁性织构与传导电子之间的交换作用可以用电磁场的涌现来描述。本文通过计算感应电流，研究了Skyrmions合并过程对传导电子的影响。在这里，除了交换相互作用，我们认为反对称自旋轨道耦合（SOC）由于破坏反转对称性，这是一个必不可少的成分，实现skyrmion织构的巡回磁铁Fe0.5Co0.5Si。我们得到了无耗散的绝热电流和由有效电磁场驱动的耗散电流，其中有效电磁场包括SOC的影响.根据有效场，在合并点处的运动粒子是一个类似于双子的物体，即它既有电荷，又有磁荷.
2014-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion-size dependence of the topological Hall effect: A real-space calculation
受最近发现的具有短间距Skyrmion晶格的磁体的启发，我们研究了拓扑霍尔效应的Skyrmion尺寸依赖性。通过大规模的实空间计算，我们发现霍尔电导率在实空间和动量空间的Berry曲率都起决定性作用的交叉区域出现极值。我们还研究了最佳skyrmion尺寸（$λ_{\rm sk}^*$）如何依赖于巡游电子的寿命（$τ$）和电子与局域自旋之间的耦合常数（$J$）。对于前者，我们证明了$λ_{\rm sk}^{*}$与$\sqrtτ$成正比，这表明$λ_{\rm sk}^{*}$对$τ$的敏感性远低于传统的预期，即$λ_{\rm sk}^{*}$与平均自由路径$\propto τ$成正比。对于后者，我们表明，非绝热性大大抑制拓扑霍尔效应时，由skyrmion的大小和费米速度确定的时间尺度是短于$1/J$。但它对$λ_{\rm sk}^{*}$的影响不大，在很宽的$J$和$τ$范围内，$λ_{\rm sk}^{*}$约为晶格常数的10倍。
2021-12-04 cond-mat.mes-hall
General theory of topological Hall effect in systems with chiral spin textures
本文提出了一个自洽的拓扑霍尔效应理论，用于研究具有无序手性自旋织构的二维磁性系统，如磁skyrmions。我们专注于散射制度时，巡游电子的平均自由程超过自旋纹理的大小，和THE产生的不对称载流子散射个别手征自旋纹理。我们计算电阻率张量的玻尔兹曼动力学方程的基础上，考虑到非对称散射的skyrmions通过碰撞积分。我们的理论描述了绝热制度，当THE产生的自旋霍尔效应和非绝热散射时，THE是由于纯粹的电荷横向电流。我们分析了手征自旋织构结构的电阻率的依赖关系，以及对材料参数。讨论了由skyrmion尺寸的增加引起的自旋和电荷区的交叉、费米能的变化引起的自旋和电荷区的交叉以及交换相互作用强度的变化，并对自旋和电荷区的交叉的符号和大小进行了评论
2018-07-19 cond-mat.mes-hall
A nontrivial crossover in topological Hall effect regimes
提出了一种新的具有手征磁化涡旋系统（如磁skyrmions）的拓扑霍尔效应理论。对于任意交换作用强度和Skyrmion尺寸，我们精确地解决了电子在磁性Skyrmion上的散射问题。我们报告存在不同的制度的THE和解决绝热Berry相位理论方法和微扰理论THE之间的明显矛盾。我们追踪了交换相互作用强度或Skyrmion尺寸的变化如何使拓扑电荷霍尔效应转变为自旋霍尔效应。这种转变有一个不平凡的字符：它是伴随着电荷和自旋霍尔电流的振荡行为。THE的这一标志允许区分实验中手性驱动对霍尔响应的贡献。
2017-07-09 cond-mat.mes-hall
Spin-Transfer Torque in Altermagnets with Magnetic Textures
本研究预测了具有磁织构的交变磁体中存在各向异性自旋转移力矩效应，通过推广Zhang-Li力矩并分析自旋劈裂绝热与非绝热力矩，发现该力矩能显著影响畴壁运动及skyrmion动力学，可作为区分交变磁性与普通反铁磁性的标志。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Steering Majorana braiding via skyrmion-vortex pairs: a scalable platform
本文提出利用超导体-铁磁体异质结构中的斯格明子-涡旋对在二维空间中绝热编织马约拉纳零能模，并通过自洽计算数值验证其非阿贝尔统计，为可扩展拓扑量子计算提供了新平台。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological charge and spin Hall effects due to skyrmions in canted antiferromagnets
本文通过半经典玻尔兹曼方法研究倾斜反铁磁体中由自旋倾斜破坏PT对称性所导致的拓扑电荷霍尔效应和拓扑自旋霍尔效应，揭示弱铁磁矩使两种效应在反铁磁系统中同时出现。
2024-08-03 cond-mat.mes-hall
Multiplicative Chern insulator
Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）
研究乘法陈绝缘体的拓扑性质及其在时间反演对称磁通插入下的响应，揭示其与分数量子霍尔态的联系，并探讨高维拓扑结构的可能影响。
2025-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin Torque on Magnetic Textures Coupled to the Surface of a Three-Dimensional Topological Insulator
本文从理论上研究了具有空间变化磁化强度的铁磁薄层中的自旋力矩和磁化强度的动态变化。FM层沉积在拓扑绝缘体（TI）的表面上。在电子自旋沿磁化方向绝热弛豫的极限下，交换相互作用与TI的类Rashba表面织构之间的相互作用产生拓扑规范场.在规范场和外加电流的作用下，自旋力矩随电流的方向而变化。我们推导出了相应的有效各向异性场，从而修正的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，它描述了自旋力矩和磁化动力学。此外，我们研究了典型的磁纹理，如畴壁，skyrmion，和涡旋配置的有效字段。的估计强度的有效字段是典型的FM材料的开关领域，因此可以显着影响FM层的动态。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall
Direct measurement of the quantum geometric tensor in a two-dimensional continuous medium
拓扑物理学依赖于哈密顿算符本征态的特定结构。它们的几何被编码在量子几何张量中，其中包含著名的贝里曲率（对拓扑物质至关重要）和量子度规。后者是越来越多的物理现象的核心，如平带中的超流性、轨道磁化率、激子兰姆位移和对反常霍尔效应的非绝热修正。在这里，我们报告的第一个直接测量的Berry曲率和量子度规在一个二维连续介质。所研究的平台是一个平面微腔的极高的精细度，在强耦合制度。它具有激子-光子混合模（激子-极化激元），这种混合模受光子自旋轨道耦合作用，产生狄拉克锥和激子塞曼分裂，破坏时间反演对称性。单极和半skyrmion赝自旋织构测量偏振分辨光致发光。从这些测量中直接提取出带的相关量子几何形状。我们的结果揭示了光子模式的内在手性，这是拓扑光子学的基础。这种方法可以推广到测量人工晶格中的布洛赫带几何。激子-极化激元（相互作用光子）的使用为拓扑系统中量子流体物理的未来研究开辟了广阔的前景。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
