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
Optical creation and annihilation of skyrmion patches in a bulk chiral magnet
本文提出基于热淬火的全光学方法，在立方手性磁体Fe₀.₂₅Co₀.₇₅Si中利用飞秒激光实现斯格明子斑块的局域产生、湮灭与读取，并确定了磁场区域和激光能量密度阈值，为未来磁存储器件提供节能方案。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall
Diode Effect for Skyrmions Interacting with Linear Protrusion Defects
本文通过模拟周期性不对称通道中集体相互作用的斯格明子，发现其流动具有强烈二极管效应，并揭示了马格努斯力及磁场、衬底不对称角对二极管效率和湮灭率不对称性的影响。
2025-08-16 cond-mat.mes-hall
Zero-field deterministic all-optical writing and annihilation of nanometer-scale skyrmion bubbles
本文通过单飞秒激光脉冲实现了无磁场下单个Skyrmion的确定性全光写入与湮灭，为Skyrmion应用提供了新的研究方向。
2025-12-22 cond-mat.mes-hall
Method for finding mechanism and activation energy of magnetic transitions, applied to skyrmion and antivortex annihilation
本文提出了一种寻找磁系统跃迁最小能量路径的方法，并用于确定纳米系统中Skyrmion和反涡旋湮没的机制和估计激活能。该路径相对于磁矢量的取向进行优化，而它们的幅度是固定的或从单独的计算获得。通过以下方式考虑配置空间的曲率：（1）使用测地线来评估优化期间系统的距离和位移，以及（2）将路径切线和磁力投影到由磁矢量的所有可能取向限定的流形的切线空间上。该方法，命名为测地线轻推弹性带（GNEB），并说明其实施与复杂的跃迁，包括湮灭和创建的skyrmion和antivortex状态的计算。后者的寿命内确定谐波过渡态理论使用的Alexander-Anderson模型的非共线扩展。
2015-02-17 cond-mat.mes-hall
Breathing skyrmions in chiral antiferromagnets
手性反铁磁体中Skyrmion的呼吸振荡可以通过Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用或磁晶各向异性强度的时间修改来激发。我们采用绝热近似，并推导出一个公式的潜在的，直接意味着呼吸振荡。我们研究了非线性区域和大振幅振荡的特征。我们表明，有一个最大的振幅支持的潜力。因此，我们在理论上预测和观察数值skyrmion湮灭事件，由于大振幅呼吸振荡的激发。当skyrmion被轻度激发时，该过程是有效的，使得其半径最初增长，而湮灭事件最终由内部呼吸动力学引起。我们揭示了反直觉的性质，skyrmion拥有一个非零的动能在其湮灭的时刻。最后，确定小振幅呼吸振荡的频率。
2022-03-08 cond-mat.mes-hall
Operando Control of Skyrmion Density in a Lorentz Transmission Electron Microscope with Current Pulses
磁性Skyrmions有望用于自旋电子器件。为了探索设备中skyrmions的动力学性质，一种纳米尺度的方法来成像自旋纹理响应于刺激是必不可少的。在这里，我们应用一种技术，在洛仑兹透射电子显微镜的手性磁器件的operando电流脉冲。在具有界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的铁磁多层膜中，我们研究了由于缺陷而被点状钉扎位置局域化的skyrmion的产生和湮灭。结合实验和微磁技术，我们建立了一个热贡献的创造和湮灭的skyrmions在我们的研究。我们的工作揭示了一个机制，控制skyrmion密度，这使得检查skyrmion磁场稳定性作为密度的函数。我们发现，高密度的skyrmion状态是更稳定的比低密度的状态或孤立的skyrmion抵抗湮灭的磁场范围内，随着密度单调增加。
2020-06-30 cond-mat.mes-hall
Generation and annihilation of skyrmions and antiskyrmions in magnetic heterostructures
利用微磁学模拟方法研究了磁性异质结中手性可调的（反）skyrmions的可控产生和湮灭。通过利用图案化铁磁层中的磁（反）涡旋，我们以可再现的方式稳定了底层Skyrmionic薄膜中的（反）Skyrmion全晶格。（反）skyrmion的稳定性取决于（反）涡旋的极化，而它们的手征性由（反）涡旋的手征性给出。此外，我们证明了（反）涡旋和（反）skyrmions之间的核心耦合允许湮灭自旋对象在一个受控的方式通过施加短脉冲的面内外部磁场，代表一个新的关键范例skyrmionic设备。
2022-07-25 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Electric-field-induced formation and annihilation of skyrmions in two-dimensional magnet
该研究利用第一性原理计算与 Monte Carlo 模拟，证明电场可调控 MnIn2Te4 单层中的磁相互作用并诱导斯格明子形成或湮灭。
2023-05-04 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
Current-induced skyrmion motion on magnetic nanotubes
磁性Skyrmions被认为是自旋电子学中最有希望的信息载体。然而，由于Skyrmion的非平凡拓扑结构所引起的Skyrmion霍尔效应会导致Skyrmion在器件边缘的积累甚至湮灭，这阻碍了Skyrmion的实际应用。在这项工作中，我们从理论上研究了电流驱动的磁纳米管，可以被视为“无边”的切向运动的skyrmion。通过微磁学模拟，我们发现skyrmion运动在纳米管上呈现螺旋轨迹，其轴向传播速度与电流密度成正比。有趣的是，skyrmion的环速度随着纳米管厚度的增加而增加。一个简单的解释。由于管是切向Skyrmion运动的无棱边，稳定的Skyrmion传播可以在非常大的电流密度存在下生存，而不会有任何湮灭或积累。我们的结果为克服平面几何中的边缘效应提供了一条新的途径。
2018-12-31 cond-mat.mes-hall
Voltage control of skyrmions: creation, annihilation and zero-magnetic field stablization
电压操控skyrmions是一条很有前途的低能量自旋电子器件的途径。在这里，在GdOx/Gd/Co/Pt异质结的skyrmions电压效应的实验观察。结果表明，在一定的磁场作用下，skyrmion态的开和关可以通过电场的作用而被增强和耗尽。此外，零磁场skyrmion状态可以在负偏置电压下使用定义的电压和磁场序列来稳定。这里测量的电压效应发生在几秒的时间尺度上，表明电压控制的磁各向异性的起源，而不是离子效应。通过研究skyrmion成核速率与温度的关系，我们提取了样品中skyrmion成核的能垒。此外，微磁学模拟被用来探讨改变各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用对skyrmion密度的影响。我们的工作演示了通过电压控制skyrmions，显示商业设备所需的功能。
2021-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Paths to annihilation of first and second-order (anti)skyrmions via (anti)meron nucleation on the frustrated square lattice
研究了反转对称性破缺的阻挫$J_1-J_2-J_3$正方晶格上一阶和二阶小Skyrmions和反Skyrmions的湮灭机制。我们发现湮灭是通过注入相反的拓扑电荷以介子或反介子成核的形式发生的。总的来说，交流挫折产生了一个复杂的能源景观，不仅有许多（Meta）稳定和不稳定的本地能源解决方案，而且还有许多可能的路径连接它们。只要有可能，我们计算的激活能和尝试频率的孤立的拓扑缺陷的湮灭。特别地，我们比较了用过渡态理论计算的反回旋子的平均寿命与直接Langevin模拟的结果，两者吻合得很好。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Universality of annihilation barriers of large magnetic skyrmions in chiral and frustrated magnets
磁skyrmions是旋转的磁化，其拓扑绕组数保证稳定的热波动和缺陷。它们只能通过奇异自旋构型衰变。我们分析了两种不同的稳定机制，即，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）和竞争性相互作用。基于我们数值计算的原子晶格上的坍缩路径，我们导出了大Skyrmions的鞍点织构和能垒的解析表达式。经典场论中自旋刚度的符号和四阶导数项的符号决定了鞍点的性质，从而决定了能垒的高度。在最常见的情况下，DMI稳定的skyrmions，正刚度和负四阶项，鞍点能量接近一个通用的上限所描述的有效连续理论。对于通过挫折相互作用稳定的skyrmions，刚度是负的，能量势垒主要来自奇异涡旋配置的核心。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Current-induced H-shaped-skyrmion creation and their dynamics in the helical phase
不可避免的斯基尔米恩赛道般的应用的基本原则不仅是他们沿着一维通道的限制运动，而且他们的控制创建和湮灭。螺旋磁铁被认为可以自然地限制skyrmion沿着螺旋形成的轨道运动，这也允许高速skyrmion运动。我们提出了一个协议，在螺旋背景中创建拓扑磁结构。我们还分析了稳定性和电流驱动运动的skyrmions在螺旋背景与平面内单轴各向异性固定的螺旋方向。
2021-05-14 cond-mat.mes-hall
Skyrmion annihilation in helimagnets and the critical condition of topological phase transitions with a soft mode
自20世纪50年代以来，拓扑孤子已被用来描述基本粒子[1-3]和类粒子场结构[4- 1 - 3]，它们几乎出现在从亚原子到宇宙尺度的所有物理分支中[3，14 -16]。在这种情况下，粒子的形成和湮灭对应于拓扑相变，其实际过程和机制仍然难以捉摸。在这里，我们表明，湮没的孤立skyrmion在helimagnets作为所施加的磁场增加启动在其中心点的局部磁化反转。在临界场，出现自旋波激发的软模式，其使局部磁化模量以及中心处的软模式调制的出现弹性刚度[17]消失，这使其成为出现的磁共振[6]。这个软化点消除了中心局部磁化反转的能垒，这不可避免地湮灭了skyrmion。在此基础上，我们提出了一个软模场解拓扑相变的一般临界条件：拓扑相变起始于软模调制涌现刚度矩阵失去正定性的空间点.
2022-11-07 cond-mat.mes-hall hep-th nlin.PS
Zero-field skyrmionic states and in-field edge-skyrmions induced by boundary tuning
当磁Skyrmion通过电流移动时，它们并不严格沿着电流的路径移动，相反，它们的运动也获得了横向分量。这种所谓的skyrmion霍尔效应在潜在的skyrmion器件中可能是有害的，因为它将skyrmion推向它们的宿主材料的边缘，在那里它们面临潜在的湮灭。在这里，我们实验修改skyrmion模型系统-原子Pd/Fe双层Ir（111）-装饰膜边缘铁磁Co/Fe补丁。采用自旋极化扫描隧道显微镜，我们表明，这种铁磁边缘防止skyrmion湮灭在薄膜边缘和稳定skyrmion和目标状态在零场。此外，在外部磁场中，Co/Fe边缘可以引起钉扎到膜边缘的skyrmion。自旋动力学模拟揭示了如何结合不同的吸引和排斥skyrmion边缘相互作用可以诱导这样的skyrmions的边缘钉扎效应。
2021-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal stability of metastable magnetic skyrmions: Entropic narrowing and significance of internal eigenmodes
我们计算湮灭率的亚稳态磁skyrmions使用的形式兰格的理论在中高阻尼（IHD）制度。对于内尔斯基尔米恩、布洛赫斯基尔米恩和反斯基尔米恩，我们看到两种可能的湮灭路径：坍缩和通过边界逃逸。我们还研究了弯曲与平坦边界，第二Skyrmion和非磁性缺陷的影响。我们发现，skyrmion的内部模式发挥主导作用的热激活过渡相比，自旋波激发和内部模式的相对贡献取决于过渡过程的性质。我们对零场稳定的小Skyrmion的计算表明，在缺陷上的坍缩是最可能的路径，在没有缺陷的情况下，湮灭主要由逃逸机制控制，尽管这种情况下的激活能高于坍缩过程的激活能.通过平坦边界逃逸的可能性比通过弯曲边界逃逸的可能性大。因此，亚稳skyrmions稳定性的潜在来源并不在于高活化能，也不在于过渡态的动力学，而是来自鞍点区域的熵变窄，这导致了尝试频率的降低。这种窄化效应主要与Skyrmion的内部模式有关。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
Bilayer-skyrmion-based design of neuron and synapse for spiking neural network
磁Skyrmion技术具有体积小、不挥发、低脱钉电流密度等优点，在下一代自旋电子学存储和神经形态计算中具有广阔的应用前景。然而，源于skyrmion霍尔效应的马格努斯力导致skyrmion沿着弯曲的轨迹移动，这可能导致在电流诱导的skyrmion运动期间在纳米轨道中的skyrmion的湮灭。因此，利用skyrmion运动的电路需要被设计成限制skyrmion霍尔效应的影响。在这项工作中，我们提出了一种设计的人工神经元，和突触使用的双层设备组成的两个反铁磁交换耦合的铁磁层，实现鲁棒性对skyrmion霍尔效应通过取消马格努斯力。使用微磁模拟，我们表明，双层设备可以作为一个人工神经元，也可以作为一个突触通过修改其单轴各向异性。我们还证明了我们提出的skyrmionic突触具有完全线性和对称的权重更新的内在属性，这是非常可取的突触操作。使用我们提出的突触和神经元实现的脉冲神经网络进行了模拟，并显示在MNIST手写数字数据集上执行分类的准确率达到96.23%。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall
Slow steady flow of a skyrmion lattice in a confined geometry probed by resistance narrow-band noise
利用电阻涨落谱，我们观察到电流感生窄带噪声（NBN）的磁性skyrmion晶格相的微米尺寸的MnSi。只有当电流密度超过阈值时，NBN才会出现，这表明电流驱动的Skyrmion晶格运动触发了NBN。在$\sim$ 10 $^{9}$ A/m $^{2}$时，观测到的NBN频率为10-10 $^4$ Hz，这意味着Skyrmion稳态流速为1-100 $μ$ m/s，比以前报道的慢3-5个数量级。的NBN频率的温度演变表明，稳定的流动需要热激活过程，这是最有可能的，由于skyrmion创建和湮灭在样品边缘。我们考虑边界效应的数值模拟定性地支持了这种情况，这表明边缘限制了skyrmions的稳定流动，特别是在低温下。我们讨论了一种机制，大大减缓了skyrmion稳定流在微加工标本。
2020-04-15 cond-mat.mes-hall
Single-Pulse Optical Switching combined with Current-Induced Motion of Skyrmionic Spin Textures
Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Tohoku University（东北大学）
本研究结合单脉冲光学开关与电流诱导运动，实现对磁性斯格明子自旋结构的确定性操控，为光自旋电子器件奠定基础。
2026-10-02 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
Voltage Controlled Magnetic Skyrmion Motion for Racetrack Memory
磁Skyrmion是一种拓扑稳定的涡旋自旋结构，由于其稳定性好、尺寸小、驱动电流密度极低等优点，有望成为未来纳米电子学的信息载体。Skyrmion最有前途的应用之一是构建赛道存储器（RM）。与畴壁基磁共振（DW-RM）相比，Skyrmion基磁共振（Sky-RM）在能量、密度和速度等方面具有许多优势。迄今为止，Skyrmion的成核/湮灭、运动和探测等基本行为已得到了深入的研究。然而，一个不可或缺的功能，即，Skyrmion的钉扎/去钉扎仍然是一个开放的问题，并且必须在将Skyrmion应用于RM之前解决。此外，目前的研究主要集中在物理调查，而电气设计和评估仍然缺乏。在这项工作中，我们的目标是促进Sky-RM从基础物理到现实电子学的发展。首先，我们研究了压控磁各向异性（VCMA）效应下纳米轨道中Skyrmion的钉扎/脱钉扎特性。然后，我们提出了一个紧凑的模型和设计框架的Sky-RM电气评估。这项工作完成了Sky-RM的基本存储功能，填补了物理学家和电子工程师之间的技术空白，为Sky-RM的发展迈出了重要一步。
2016-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Skyrmion Molecule Lattices Enabling Stable Transport and Flexible Manipulation
本文提出斯格明子分子晶格架构，通过对称性锁定使相反极化率的自旋斯格明子对形成稳定传播本征态，并结合边界工程技术实现对其产生、形变、湮灭和极化率反转的精确控制，在类石墨烯声表面波超材料中实验验证了稳定传输与灵活操控。
2025-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stability and current-driven dynamics of mixed-topology bimeron clusters
University of Luxembourg（卢森堡大学）
本研究通过测地线微推弹性带和Thiele方法，分析混合拓扑双半子簇的稳定性与电流驱动动力学，发现其速度位于由哈密顿量决定的椭圆上。
2026-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Weaving Hopfions from Emergent Monopoles in a Chiral Magnet
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所 emergent matter science 中心）；Hiroshima University（广岛大学）
该研究提出从含涌现单极子-反单极子对的磁托隆生成霍普夫子的机制，经模拟表明电流可实现该转化，揭示了霍普夫子创建的实验可行途径及拓扑纹理生成路径。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
