Fermi-surface origin of skyrmion lattices in centrosymmetric rare-earth intermetallics
我们从第一性原理表明，桶形结构内的费米面的中心对称金属间化合物GdRu $_2$ Si $_2$和Gd $_2$ PdSi $_3$引起费米面嵌套，这决定了准二维Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida成对交换相互作用的Gd时刻之间的强度和符号。这是导致它们的螺旋单$q$自旋螺旋基态的主要机制，提供的转变温度和磁周期与实验吻合得很好。使用原子自旋动力学模拟，我们绘制了一个直接的线之间的微妙的三维费米表面拓扑结构和稳定的一个正方形skyrmion晶格GdRu $_2$ Si $_2$在施加磁场在实验中观察到的。
2022-04-04 cond-mat.mtrl-sci
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
Local Symmetry Breaking in Skyrmion-Hosting Centrosymmetric Hexagonal Compounds
研究通过PDF技术揭示了两种中心对称六方化合物中局部反演对称破缺导致非零DMI，从而解释了Skyrmion在中心对称材料中的形成机制。
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Unravelling spontaneous Bloch-type skyrmion in centrosymmetric two-dimensional magnets
本研究通过分析二维磁体中平面分量DMI与磁各向异性相互作用，揭示了布洛赫型反铁磁涡旋的稳定机制，并验证了Cr₂Ge₂Te₆单层中的有效性。
2026-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Zoology of multiple-Q spin textures in a centrosymmetric tetragonal magnet with itinerant electrons
磁skyrmion是一种拓扑稳定的粒子状涡旋自旋织构，最早在具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的非中心对称磁体中被观测到。近年来，在中心对称稀土化合物中也发现了纳米尺度的skyrmion，对其skyrmion的形成机制和非平凡自旋织构的进一步研究具有重要意义。在这里，我们已经详尽地研究了磁结构的原型skyrmion托管中心对称的tetraxylene磁体GdRu 2Si 2，通过进行共振X射线散射实验。我们确定了丰富多样的双Q磁结构，包括反铁性秩序的meron（半skyrmion）/反meronlike纹理分数局部拓扑电荷。在考虑巡游电子和磁各向异性介导的四自旋相互作用的理论框架下，成功地再现了所观察到的复杂的磁相图。目前的研究结果将有助于更好地理解这种中心对称稀土化合物中的新型skyrmion形成机制，并表明巡回电子可以无处不在地在一个简单的晶格系统中拥有各种独特的多Q自旋顺序。
2022-01-17 cond-mat.mtrl-sci
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
Skyrmions in van der Waals centrosymmetric materials with Dzyaloshinskii-Moriya interactions
本文通过第一性原理计算和蒙特卡洛模拟，研究了中心对称范德华材料MX3中由DMI诱导的纳米级斯格明子，并发现不同材料可呈现不同螺旋性，有望用于高密度磁存储。
2022-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Interactions of the Centrosymmetric Skyrmion Material Gd2PdSi3
在中心对称材料中磁skyrmions的实验实现一直是由理论上理解的各向异性和挫折的微妙平衡如何在施加的磁场中稳定拓扑自旋结构。最近，中心对称材料Gd $_{2}$ PdSi $_{3}$被证明具有场诱导的skyrmion相，但skyrmion稳定机制仍不清楚。在这里，我们采用同位素富集的多晶Gd $_{2}$ PdSi $_{3}$样品的中子散射测量，以量化驱动skyrmion形成的相互作用。我们的分析揭示了空间延伸的相互作用，在三角形平面，是一致的RKKY机制，和大铁磁平面间的磁相互作用，调制的Pd/Si超结构。skyrmion相位出现在一个零场螺旋磁序与磁矩垂直的磁传播矢量，表明磁偶极相互作用起着重要的作用。我们的实验结果建立了一个相互作用空间，可以促进skyrmion形成，方便识别和设计的中心对称skyrmion材料。
2022-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin Dynamics of the Centrosymmetric Skyrmion Material GdRu2Si2
本文利用中子衍射与谱学结合密度泛函理论计算，研究了中心对称斯格明子材料 GdRu2Si2 的磁相互作用，证明 2-q 拓扑自旋条纹结构优于 1-q 螺旋结构，并揭示了其磁结构随温度的演化规律。
2024-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion and Meron Crystals in Intermetallic Gd$_3$Ru$_4$Al$_{12}$: Microscopic Model Insights into Chiral Phases
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；University of Tennessee（田纳西大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所新兴物质科学中心）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；The University of Tokyo（东京大学）
研究通过中子散射与理论建模揭示Gd$_3$Ru$_4$Al$_{12}$中Skyrmion和Meron晶体的形成机制，阐明磁性受阻与各向异性竞争对稳定手性磁相的作用。
2025-12-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion lattice in centrosymmetric magnets with local Dzyaloshinsky-Moriya interaction
该研究针对具有全局反演对称性但局域反演破缺的中心对称磁体，提出局域DMI可稳定成对的相反螺旋性斯格明子束缚态，得到斯格明子对晶格的平衡相图，为寻找斯格明子晶格提供新方向。
2024-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-Controlled Skyrmionic Diode
为了解决传统的基于电荷的技术目前所遇到的许多挑战和瓶颈，正在积极探索各种替代方案，以在超过摩尔时代提供设备小型化和缩放的潜在解决方案。在这些替代方案中，自旋电子学物理和器件最近通过利用电子自旋的附加程度而吸引了迅速增长的兴趣。例如，已经通过操纵畴壁运动实现了磁畴壁赛道存储器和逻辑器件。与基于畴壁的器件相比，磁skyrmions具有超小尺寸（通常直径为5-100 nm）、容易的电流驱动运动、拓扑稳定性和独特的涌现电动力学等优点，有望在下一代电子学中应用于超过摩尔的领域。在这项工作中，磁meron二极管，这表现得像一个PN结二极管，是第一次证明，通过剪裁电流控制的单向运动的边缘meron（即，分数skyrmions）在纳米轨道与界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。的梅龙二极管的工作原理，理论上预期从蒂勒方程的拓扑磁性物体，进一步验证了微磁模拟。目前的研究揭示了磁性物体的拓扑无关的输运性质，并有望打开前景的集成复合电路，统一的数据存储和处理，基于一个单一的磁性芯片，作为一个构建块，可以使用meron二极管，开发复杂的逻辑组件，或作为一个信号控制器，互连skyrmion，畴壁，甚至自旋波器件。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic half-skyrmions electrically generated and controlled at room temperature
拓扑保护的磁性结构，如skyrmion，half-skyrmion（meron）和它们的反粒子，构成磁序中的微小漩涡。它们是下一代存储设备中信息载体的有希望的候选者，因为它们可以使用电流诱导的自旋扭矩以非常高的速度有效地推进。反铁磁体已经被证明可以承载这些纹理的版本，这些纹理由于其潜在的太赫兹动力学、偏转自由运动和由于没有杂散场而改进的尺寸缩放而获得了显著的关注。在这里，我们表明，拓扑自旋纹理，merons和反merons，可以在室温下产生和可逆地移动使用电脉冲在薄膜CuMnAs，半金属反铁磁体，是一个测试平台系统的自旋电子学应用。反铁磁merons的电产生和操纵是实现反铁磁薄膜作为高密度、高速磁存储器件中的有源元件的全部潜力的关键一步。
2022-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Three-dimensional Topological Superstructure of Magnetic Hopfions Threaded by Meron Strings in Easy-plane Magnets
本研究在易平面阻挫自旋模型中发现了由meron弦贯穿的磁hopfion三维周期性超结构，验证了其亚稳性及更高霍普夫数超结构的可稳定特性，拓展了拓扑磁体的层级体系。
2024-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin current generation via magnetic skyrmion, bimeron, and meron crystals
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所新兴物质科学中心）
通过拓扑自旋纹理生成自旋电流，揭示了无净磁化情况下自旋电流的产生机制及拓扑磁性金属在自旋电子学中的应用潜力。
2026-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fermi Surface Nesting Driving the RKKY Interaction in the Centrosymmetric Skyrmion Magnet Gd2PdSi3
最近首次在Gd 2 PdSi 3中发现了中心对称晶体中产生的磁skyrmion。鉴于此，我们用角分辨光电子能谱（ARPES）观察了该化合物的电子结构，揭示了其与磁性的直接关系。费米面和能带色散被证明有一个很好的协议与密度泛函理论（DFT）的计算进行了仔细考虑的晶体超结构。最重要的是，我们发现，三维费米面扩展嵌套匹配以及最近的散射测量检测到的磁序的q矢量。我们发现ARPES，DFT和散射测量之间的一致性表明，Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用涉及巡游电子的形成机制的Skyrmions在Gd 2 PdSi 3。
2024-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Insight into the electronic structure of the centrosymmetric skyrmion magnet GdRu$_2$Si$_2$
本研究结合ARPES测量与第一性原理计算，解析中心对称斯格明子磁体GdRu$_2$Si$_2$的电子结构，明确RKKY相互作用对其磁矩螺旋序的关键作用，为新型斯格明子器件研发提供支撑。
2023-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Nanometric skyrmion lattice from anisotropic exchange interactions in a centrosymmetric host
本研究针对中心对称磁体中斯格明子形成机制未结合真实材料明确的问题，提出含各向异性交换等作用的普适哈密顿量，结合Gd3Ru4Al12的实验约束分析相平衡，并预测零场螺旋态自旋可被外场或电流转出平面。
2025-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Imaging the coupling between itinerant electrons and localised moments in the centrosymmetric skyrmion magnet GdRu2Si2
磁skyrmion被认为是稳定的，只有在反演对称性破缺结构，但skyrmion晶格最近被发现在反演对称的Gd基化合物，刺激的stabilisationmechanism的问题。最近的一个理论建议，巡游电子和局部磁矩之间的耦合，是一个自然的结果，skyrmion是经得起检测，甚至使用非磁性探针，如光谱成像扫描隧道显微镜（SI-STM）。在这里，GdRu $_2$ Si $_2$的SI-STM观测揭示了局部态密度的模式，这些模式确实随底层磁性结构而变化。这些模式是定性再现模型计算假设巡回电子和本地化时刻之间的交换耦合。这些发现为理解GdRu $_2$ Si $_2$中skyrmion的形成机制提供了线索。
2020-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pseudogap and Fermi arc induced by Fermi surface nesting in a centrosymmetric skyrmion magnet
本研究通过ARPES测量中心对称斯格明子磁体GdRu₂Si₂的磁畴电子结构，发现费米面嵌套诱导赝能隙与二重对称费米弧，证实RKKY相互作用主导其螺旋自旋调制与斯格明子形成，且磁畴可调控性具备器件应用潜力。
2025-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Peculiar magnetic and magneto-transport properties in a non-centrosymmetric self-intercalated van der Waals ferromagnet Cr5Te8
本研究发现三角晶系Cr5Te8实为非中心对称结构，揭示了其中的Néel型斯格明子，并观测到巨大的反常霍尔电导率和自发拓扑霍尔电阻率，为反演对称性破缺材料的研究开辟了新途径。
2025-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous skyrmionic lattice from anisotropic symmetric exchange in a Ni-halide monolayer
拓扑自旋结构，如磁skyrmions，拥有巨大的承诺，数据存储应用，由于其固有的稳定性。在大多数情况下，skyrmion稳定的磁场在非中心对称系统显示手性Dzyaloshinskiiii-Moriya交换相互作用，而自发skyrmion晶格已被报道在中心对称巡回磁铁与长程相互作用。在这里，一个自发的反biskyrmion晶格具有独特的拓扑结构和手性的半导体和中心对称的金属卤化物，NiI $_2$的单层预测。我们的第一性原理和蒙特卡罗模拟表明，短程对称交换的各向异性，结合磁阻挫，可以导致一个新兴的手征相互作用，是负责预测的拓扑自旋结构。所提出的机制在二维磁体中找到了原型表现，从而拓宽了可以容纳自发skyrmionic状态的材料类别。
2020-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomically Modulating Competing Exchange Interactions in Centrosymmetric Skyrmion Hosts GdRu2X2 (X = Si, Ge)
本研究探讨了GdRu2X2 (X=Si, Ge)中X-p轨道对磁性交换相互作用的影响，发现Ge-4p轨道增强了竞争性交换相互作用，使GdRu2Ge2在更易达条件下表现出丰富的斯格明子行为，为原子级调控拓扑电子态提供了新途径。
2025-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A centrosymmetric hexagonal magnet with superstable biskyrmion magnetic nanodomains in a wide temperature range of 100K to 340K
在这里，我们报告的实验发现biskyrmion磁性纳米畴在RT和biskyrmion衍生的拓扑霍尔效应（THE）的中心对称的六角MnNiGa磁体的观察。利用基于强度输运方程（TIE）的相位重建技术，我们建立了双自旋的织构。洛伦兹透射电子显微镜（TEM）和拓扑霍尔效应的结果表明，在我们的材料中，比先前报道的skyrmion托管块体晶体中的biskyrmion相在更宽的温度范围（100 K至~ 340 K）和更大的磁场范围内稳定[1- 3，6]。超宽的工作温度和广泛的材料选择表明了实现基于skyrmion的自旋电子器件的重要进展。
2016-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Skyrmions: A review on materials perspective for future electronic devices
本文综述磁性斯格明子的形成机制与候选材料，强调DMI和RKKY相互作用的作用，并指出未来需研究低尺寸斯格明子及极化磁子动力学以推动自旋电子器件发展。
2024-02-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Emergence of zero-field non-synthetic single and interchanged antiferromagnetic skyrmions in thin films
反铁磁（AFM）skyrmions被认为是未来信息技术中理想的局域拓扑磁比特。与铁磁（FM）Skyrmion相反，它们不受Skyrmion霍尔效应的影响，可能提供潜在的太赫兹动力学，同时对外部磁场和偶极相互作用不敏感。虽然观察到在合成的AFM结构和复杂的meronic纹理的内在AFM散装材料，其实现在非合成的AFM薄膜，在赛道的概念至关重要，一直难以捉摸。在这里，我们揭示了他们的存在，在一个行式原子力显微镜铬膜沉积在PdFe双层生长在面心立方Ir（111）表面。使用第一性原理，我们证明了出现的单一的和惊人的互穿链的AFM skyrmions，它可以与丰富的非均匀交换场共存，包括FM skyrmions，主办的PdFe。除了确定一个理想的平台的材料的内在AFM skyrmions，我们预计未发现的打结孤子是有前途的积木在AFM自旋电子学。
2022-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of skyrmion and skyrmion crystal formation from the conical phase
实空间拓扑磁结构，如skyrmions和merons是有希望的候选人，用于信息存储和传输。然而，控制其形成和演化的微观机制仍然不清楚。在这里，使用原位洛伦兹透射电子显微镜，我们表明，skyrmion晶体（SkXs）可以成核，生长，并从圆锥相以相同的方式，真正的纳米晶体形式从蒸汽或解决方案。更有趣的是，单个的skyrmion也可以通过类似有丝分裂的过程进行“复制”，这使得它们能够消除SkX晶格缺陷，这对于由质量守恒粒子组成的晶体来说是不可能的。结合弦方法和微磁学计算表明，Skyrmions之间的排斥和吸引相互作用之间的竞争支配颗粒状SkX的增长，但非保守的SkX的增长似乎是缺陷介导的。我们的研究结果提供了见解操纵磁拓扑状态，通过应用已建立的晶体生长理论，适应帐户的skyrmion有丝分裂的新过程。
2019-12-06 cond-mat.mtrl-sci
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
Spin order dependent skyrmion stabilization in MnFeCoGe hexagonal magnets
本研究结合理论与实验探究MnFe1-xCoxGe体系中磁基态对斯格明子稳定化的影响，发现易轴共线基态下可形成稳定六方斯格明子晶格，非共线或易锥相时则为非拓扑II型磁泡，揭示了面内磁矩/各向异性的阻碍作用，为调控偶极斯格明子稳定性提供新途径。
2023-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Antibonding and Electronic Instabilities in GdRu2X2 (X = Si, Ge, Sn): A New Pathway Toward Developing Centrosymmetric Skyrmion Materials
该研究以GdRu2X2为模型，揭示化学键、费米面嵌套与交换竞争如何调控电子不稳定性及斯格明子形成条件。
2025-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial growth and magnetic phase transitions in non-centrosymmetric EuPdSi$_3$ thin films
Goethe University Frankfurt（法兰克福歌德大学）；Johannes Gutenberg University（约翰内斯·古腾堡大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器研究中心）
本文研究了非中心对称的EuPdSi$_3$薄膜的外延生长及其磁相变，通过分子束外延在MgO(001)基底上制备了首个EuPdSi$_3$外延薄膜，并发现其具有稳定的磁矩和非共线磁态，如Neél型Skyrmions和环状磁相。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci
The dynamic chirality flips of Skyrmion bubbles
磁skyrmion是一种具有复杂非共面自旋织构的拓扑磁畴，在二维空间中呈现盘状结构。从基础研究的角度来看，探索三维自旋织构和相关的手性开关引起了人们极大的兴趣。本文利用洛伦兹透射电子显微术，采用矢量场层析法重建了中心对称Mn-Ni-Ga中Skyrmion泡的三维磁矩。通过研究整个空间的磁矢量，确定了气泡的类型。我们发现气泡很容易切换它们的手性，但仍然保持极性，以保持材料内气泡的奇异性。我们的研究结果提供了宝贵的见解的基本机制的自旋手征翻转动力学的skyrmion泡。
2021-10-28 cond-mat.mtrl-sci
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
Unveiling Three-Dimensional Skyrmion Transitions Through Vortices and Monopoles
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Institute for Quantum Computing, University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所）；Department of Physics & Astronomy, University of Waterloo（滑铁卢大学物理与天文系）；School of Physics, The University of New South Wales（新南威尔士大学物理学院）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Department of Chemistry, University of Waterloo（滑铁卢大学化学系）；Department of Physics, University at Buffalo, State University of New York（纽约州立大学布法罗分校物理系）；Laboratory for Neutron Scattering and Imaging, PSI Center for Neutron and Muon Sciences（瑞士保罗谢勒研究所中子与缪子科学中心中子散射与成像实验室）
本文首次通过中子散射层析成像实验可视化三维拓扑Q=0斯格明子结构，发现涡旋-反涡旋晶格与merons-磁单极耦合介导拓扑转变，为高维自旋电子学多比特编码和单向输运奠定基础。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion phase and competing magnetic orders on a breathing kagome lattice
磁性skyrmion纹理主要是实现在非中心对称，例如手性或极性，磁铁。将该领域扩展到中心对称的块状材料是一个有益的挑战，其中释放的螺旋度/涡度自由度和更高的skyrmion密度导致有趣的新特性和增强的功能。我们在这里报告的Skyrmion晶格（SkL）相的实验观察与大拓扑霍尔效应和一个小到2.8 nm的无公度螺距金属Gd 3 Ru 4 Al 12，这体现了一个呼吸kagomé晶格的钆时刻。磁结构的几个有序的阶段，包括SkL，是由共振X射线衍射以及小角中子散射。SkL和螺旋相也直接使用洛伦兹透射电子显微镜观察。在几个相互竞争的阶段，SkL是促进低温横向锥形状态的热波动在中间范围的磁场。
2020-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multipolar Skyrmion Crystals in Non-Kramers Doublet Systems
该研究针对三角晶格上多极磁矩与传导电子的近藤晶格模型，发现键依赖跳跃诱导的类指南针各向异性可稳定零磁场多极斯格明子晶体，其分数化梅龙复合物及多极相能产生新颖自发霍尔响应。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Square skyrmion lattice in multiorbital $f$-electron systems
通过平均场计算，发现在中心对称正方晶格的多轨道$f$电子系统中，当晶体场劈裂较小时中等磁场区会出现正方形斯格明子晶格，为Ce基四方材料提供新途径。
2025-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Skyrmion-Bubble Bundles in an X-type Sr2Co2Fe28O46 Hexaferrite above Room Temperature
本研究在X型Sr2Co2Fe28O46六角铁氧体中实现了室温及以上温度下具有不同拓扑荷和形貌的斯格明子-气泡束，并通过微磁学模拟验证，为多Q拓扑自旋电子器件发展提供了新材料平台。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic Half-skyrmions and Bimerons at room temperature
在追求后CMOS技术的过程中，铁磁skyrmions及其反粒子在逻辑存储器或神经元器件中作为拓扑保护的孤子信息载体显示出了巨大的前景。然而，铁磁体中偶极场的存在限制了超小拓扑织构的形成，以及自旋力矩驱动时有害的Skyrmion霍尔效应，阻碍了它们的实际应用。反铁磁类似物被认为具有相对论动力学、快速无偏运动和尺寸标度等性质，近年来受到广泛关注，但在天然反铁磁系统中的实验实现还没有出现。在这里，我们展示了一个家庭的拓扑反铁磁自旋纹理的$α$ -Fe $_2$ O $_3$ -地球丰富的氧化物绝缘体-覆盖有Pt覆盖层。通过利用一阶类似的Kibble-Zurek机制，我们稳定的外来merons反子（半skyrmions），和双重子，它可以被擦除的磁场和再生的温度循环。这些结构具有约100 nm的特征尺寸，可以通过精确调节交换和各向异性进行化学控制，并具有进一步缩放的途径。驱动电流为基础的自旋扭矩的重金属覆盖层，这些AFM纹理中的一些可能会出现在室温下的低能量反铁磁自旋电子学的主要候选人。
2020-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Topologically stable bimerons and skyrmions in vanadium dichalcogenide Janus monolayers
我们从第一性原理出发研究了Janus构型的1 T-二硫属钒单分子膜（VSeTe、VSSe和VSTe）的磁相图。的磁交换，磁晶各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（ZH）的计算使用密度泛函理论计算，而温度和场依赖的磁相图模拟使用大规模的原子自旋模型中存在的热涨落。通过平均拓扑电荷与磁化率及其导数的交叉分析，确定了磁性有序相和顺磁相之间的边界。我们发现，在这样的Janus单分子膜，ε是大到足以稳定非平凡的手性纹理。在VSeTe单层中，对于面内场配置，非对称双分子晶格态是稳定的，而对于面外场配置，则形成skyrmion晶格。在VSSe单层中，Skyrmion晶格对于面外场配置是稳定的。这项研究表明，非中心对称的范德华磁性单层膜可以支持接近室温的拓扑纹理。
2020-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Emergent Anomalous Hall Effect in the Eu-Based Compound with a Diamond Network: The Centrosymmetric Cubic Antiferromagnet EuTi$_2$Al$_{20}$
Department of Physics, Tokyo Metropolitan University（东京都立大学物理系）
研究发现EuTi₂Al₂₀在特定磁场下表现出独特的中间相II，其电子输运特性显示增强的电阻率和霍尔电阻率，暗示可能存在具有拓扑特性的自旋纹理。
2026-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Anomalous Meets Topological Hall Effect in Cr2Ge2Te6 Heterostructures
本文在中心对称石墨烯/Cr2Ge2Te6/石墨烯异质结中通过磁近邻效应实现反常与拓扑霍尔效应，并利用栅压调控斯格明子，为拓扑自旋电子学提供新路径。
2025-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical configurable nanopatterning of polar topological states and formation of post-skyrmion
在铁电系统中的可控相变和纳米图案化的拓扑状态在外部刺激下是至关重要的实现在纳米电子器件，如逻辑，存储器，赛道等的潜在应用在这里，使用相场模拟，我们证明了在铁电超晶格中的极性skyrmions通过施加外部局部压应力通过原子力显微镜（AFM）的尖端的机械操纵。观察到不同的切换路径：在小到中等的力（<1 uN）下，skyrmions合并形成长条;而增加施加的负载（例如，2 μ N以上）导致自发极化被抑制，形成一种新的亚稳拓扑结构，即后skyrmion。它是通过将多个meron连接到中心Bloch skyrmion上来构建的，显示出1.5（2 uN以下）或2（3 uN以下）的拓扑电荷。我们进一步设计了一种机械纳米图案化工艺，其中条纹可以通过移动AFM针尖（写入）形成设计的图案，其也可以在施加的电场（擦除）下切换回全skyrmion状态。我们相信这项研究将刺激进一步的兴趣，通过机械力的极性拓扑相的机械操纵和纳米图案化。
2022-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase-Singularity Control of Topological Acoustic Spin Textures
College of Physical Science and Technology, Yangzhou University（扬州大学物理科学与技术学院）
本文提出基于声学自旋的新型拓扑声学自旋纹理框架，通过实验展示稳定的声学自旋梅龙晶格，并揭示相奇点在声学自旋形成中的作用，以及相位差对拓扑准粒子极化和强度调节的影响。
2026-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Emergent topological spin structures in a centrosymmetric cubic perovskite
Skyrmion晶体（SkX）具有多q螺旋自旋调制，是一种独特的拓扑结构，可以与非中心对称材料中的单q螺旋磁序竞争。在这里，我们报告的发现，在中心对称的立方钙钛矿SrFeO3的多种多样的多Q helmagnetic自旋结构。在中子衍射测量的基础上，我们已经确定了两种类型的强大的多q拓扑自旋结构，出现在外部磁场的情况下：各向异性的双q自旋螺旋和各向同性的四q螺旋托管的三维晶格的刺猬奇点。本系统不仅使SkX主体材料家族多样化，而且还提供了中心对称晶格和拓扑螺旋有序之间的实验缺失环节。它还提供了将SkX集成到氧化物电子器件中的前景。
2018-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergent elasticity linked to topological phase transitions controlled via molecular chirality and steric anisotropy
空间调制结构的自组织与均匀状态的相变具有不同的性质。Skyrmions和half-skyrmions（merons）是这种结构的代表，并通过控制拓扑相位用于设计磁电，光学和机械响应材料。然而，在分子固体中的skyrmions和half-skyrmions的研究很少，虽然有一个普遍性的理论描述之间的磁性和分子系统的手征相互作用。在这里，我们开发了一个简单的物理系统，用于控制在一个固体与手征的拓扑相位。我们发现，从各向异性空间相互作用和分子间扭曲的弹性场的出现是控制螺旋和半skyrmion结构的关键。利用出现的弹性场和分子取向之间的耦合，我们成功地控制拓扑相位的温度，外部电磁场，和各向异性应力。涌现弹性的概念提供了一个控制系统，用于设计具有可调电和磁机械性能的分子和大分子固体。
2021-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Out-of-plane polarization and topological magnetic vortices in multiferroic CrPSe$_3$
二维多铁性材料是探索不同铁性序之间新的耦合机制和产生具有潜在应用的新量子现象的理想体系。我们采用第一性原理密度泛函理论计算发现本征铁电和反铁电相的CrPSe $_3$，这表明铁磁秩序和竞争的中心对称相与反铁磁秩序。我们的分析表明，这种I型多铁性相的电偶极子来自于磷离子的平面外位移，由于立体化学活性孤对。极性和磁序之间的耦合创造了通过使用面外电场从中心对称相切换到铁电相来调谐磁基态的机会。在铁电相和反铁电相，易平面各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的组合表明它们可以像meron对一样托管拓扑磁涡旋。
2022-09-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Quantum Skyrmion Lattices in Heisenberg Ferromagnets
Skyrmions是拓扑磁性纹理，可以出现在非中心对称的铁磁材料中。在迄今为止实验研究的大多数系统中，skyrmions作为经典对象出现。然而，具有纳米长度尺度的skyrmions的发现引发了人们对其量子特性的兴趣。在这里，我们模拟了二维自旋$1/2$海森堡晶格与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的基态，并发现了一个广泛的区域在零温度相图主机量子skyrmion晶格。我们认为，量子skyrmion晶格相可以通过实验检测到的磁化曲线，通过局部磁极化测量，以及通过中子散射实验可测量的自旋结构因子。最后，我们探讨了由此产生的量子skyrmion态，分析其实空间偏振分布，并表明它是一个非经典态，其特征是准粒子和环境之间的纠缠主要集中在skyrmion的边界自旋附近。
2022-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning topological spin textures in size-tailored chiral magnet insulator particles
拓扑自旋纹理，如skyrmions持有高潜力的磁活性元素在不久的将来的各种应用。虽然金属多层膜中的skyrmions在这方面引起了极大的关注，但要释放skyrmions在各种应用中的无数潜力，需要发现和定制替代主机系统范例。在这里，我们开发和应用化学方法来合成八面体粒子的手性绝缘skyrmion主机Cu2OSeO3与窄的尺寸分布，并定制尺寸接近纳米级。结合磁力测量和中子散射实验与微磁模拟，我们表明，体积相图Cu2OSeO3的变化显着低于八面体高度为400 nm。进一步的颗粒大小相关的制度，其中各种拓扑自旋纹理，如skyrmions，merons和bobbers可以稳定，之前的一个较低的临界八面体高度约。190 nm以下，没有拓扑自旋织构被发现稳定。这些研究结果表明，条件下，稀疏拓扑自旋纹理限制手性磁性纳米粒子可以是稳定的，并提供新的潜在的绝缘体为基础的应用范例。
2022-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Advances in the Physics of Magnetic Skyrmions and Perspective for Technology
磁性skyrmions是磁化织构中的小涡旋拓扑缺陷，由于它们的拓扑结构而被保护稳定。在大多数情况下，它们是由存在于非中心对称磁性化合物或薄膜中的原子自旋之间的手征相互作用引起的，其中反转对称性被界面的存在所破坏。Skyrmions可以非常小，直径在纳米范围内，重要的是，它们的行为就像可以移动，创建或湮灭的粒子，使它们适合信息存储，逻辑或神经启发技术中的算盘类型应用。直到最近几年，skyrmions仅在低温下观察到（并且在大多数情况下在大的应用领域下），但是最近的重要研究努力致力于寻找薄膜和多层结构，其中skyrmions在室温以上稳定并且由电流操纵。本文重点介绍这些最新进展的路线，以设备原型。
2017-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Topological Nernst effect of the two-dimensional skyrmion lattice
拓扑霍尔效应（THE）及其热电对应物拓扑能斯特效应（TNE）是斯基尔米子晶格相（Skyrmion lattice phase，SkL）的标志。我们在中心对称的Gd $_2$ PdSi $_3$中观察到SkL的巨大TNE，其大小与铁磁体中最大的异常能斯特信号相当。当向Gd $_2$ PdSi $_3$掺杂电子（空穴）时，出现THE的显著增强（抑制）。在电子掺杂侧，拓扑霍尔电导率接近本征区的特征阈值$\sim 1000\,\left(\mathrm{Ωcm}\right)^{-1}$。我们使用填充控制的样品，以确认莫特的TNE和THE之间的关系，并讨论了Gd-5d轨道的重要性，在这种化合物的运输。
2020-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
