Bi-stability of magnetic skyrmions in ultrathin multilayer nanodots induced by magnetostatic interaction
我们报告的模拟结果的磁skyrmion稳定性的双磁性多层纳米点与界面Dzyaloshinskiii-Moriya交换相互作用（ESTA）。我们发现，在存在的横向约束的静磁能显着影响的skyrmion的稳定性，并导致稳定的大半径skyrmion，即使在较低的值的磁感应强度，除了小半径skyrmion稳定的磁感应强度。特别地，在偶极耦合的（Pt/Co/Ir）$_{n}$圆形纳米点中发现具有两个不同半径的skyrmion状态的稳定化（双稳定性），其中单位晶胞的重复数$n$ = 3和5。双稳定性范围位于0.9-1.1 mJ/m $^2$的双稳态强度处或位于2.2-2.6 nm的总Co层厚度处。
2017-08-03 cond-mat.mes-hall
Effective interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction and skyrmion stabilization in ferromagnet/paramagnet and ferromagnet/superconductor hybrid systems
本文提出位于顺磁或超导基底上的铁磁薄膜中存在有效DMI，该作用由静磁相互作用引起，能在FM/PM系统中稳定Neel型磁斯格明子，并可通过温度调控斯格明子半径。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall
Stabilization and application of asymmetric Néel skyrmions in hybrid nanostructures
信息量的不断增加迫使信息存储和处理技术不断改进，设备进一步小型化，效率提高。磁skyrmions，拓扑准粒子，最小的稳定磁纹理具有有趣的性质和潜在的数据存储应用。具有不同磁化方向的元素的混合纳米结构可以为开发基于skyrmion的自旋电子器件和磁振子器件提供额外的优势。我们发现，一个Néel型skyrmion限制在一个纳米点放置在顶部的铁磁条产生一个独特的和引人注目的平台，探索磁化纹理之间的相互耦合。Skyrmion会在条纹上产生印记，这反过来又会不对称地挤压点中的Skyrmion，增加它们的大小和Skyrmion稳定性的范围，同时引入Skyrmion双稳定性。最后，我们提出了一个概念验证技术的无约束运输的skyrmion沿赛道的基础上提出的混合动力系统。我们的研究结果表明，混合结构，是有前途的应用在磁振子和自旋电子学。
2022-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stabilization of Skyrmion textures by uniaxial distortions in noncentrosymmetric cubic helimagnets
在立方非中心对称铁磁体中，单轴畸变抑制了螺旋态，并使Skyrmion晶格在很宽的参量范围内稳定。利用调制和局域态的手征磁体的唯象理论，Skyrmion和螺旋态的平衡参数导出作为施加的磁场和感生单轴各向异性的函数。这些结果表明，由于感生单轴各向异性和外加磁场的综合作用，在立方螺旋磁网络中，在大的磁场和温度间隔下，Skyrmion晶格可以形成为晶体稳定状态，例如，在金属间化合物MnSi、FeGe、（Fe，Co）Si中。我们认为，这种机制是最近在Fe_{0.5} Co_{0.5} Si薄层中观察到的Skyrmion态形成的原因[X.Z.Yu等人，Nature \textbf{465}（2010）901]。
2010-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Interaction between defect and skyrmion in nanodisk
磁skyrmion是一种具有拓扑保护的稳定磁化结构，有望作为信息载体，但缺陷是不可避免的，对磁skyrmion的稳定和运动起着重要作用。本文研究了纳米盘中的点缺陷和环缺陷对skyrmion稳定性和动力学的影响，其中缺陷是通过局部修改磁性材料参数获得的。考虑到几何约束和钉扎效应的共同作用，我们证明了Skyrmion的择优位置是缺陷类型和Skyrmion与点缺陷之间距离的函数。我们还表明，由于圆对称的环缺陷的存在下，skyrmion尺寸的限制效果。最后，在自旋转移纳米振荡器的应用中，我们证明了skyrmion可以在纳米盘中被钉扎或旋转，并且振荡器的频率可以通过环缺陷在很大范围内改变。这些发现提供了一个完整的理解之间的相互作用skyrmion和缺陷的限制几何形状，并可能提供一个很好的策略，skyrmion振荡器的设计。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall
Theoretical study on stabilization and destabilization of magnetic skyrmions by uniaxial-strain-induced anisotropic Dzyaloshinskii--Moriya interactions
手性晶格铁磁体中的磁skyrmion由于其在自旋电子器件中的潜在应用而引起了人们极大的研究兴趣。然而，它们只出现在一个狭窄的窗口的温度和磁场的散装标本。这种有限的稳定性制度被认为是技术应用的障碍。最近的实验表明，在体相手征晶格铁磁体MnSi [Y]中施加取决于其轴向的单轴应变，可以增强或抑制磁性skyrmions的热力学稳定性。Nii等人，国家通信6，8539（2015），A. Chacon等人，物理修订版信函115，267202（2015）]和Cu 2 OSeO 3 [S. Seki等人，B 96，220404（R）（2017）]。出于这些实验发现，我们从理论上研究了各向异性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的稳定性的磁skyrmions所造成的单轴应变的影响。我们发现，磁skyrmions显着稳定（不稳定）的各向异性DM相互作用的存在下，当外部磁场位于垂直（平行）的各向异性轴，沿DM耦合加强。我们的研究结果完全解释了实验观察到的磁skyrmion的应变诱导的稳定和不稳定，并提供了一个坚实的基础可能应变工程skyrmion为基础的电子器件。
2020-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Bias-Engineered Synthetic Antiferromagnets Hosting sub-20 nm Zero-Field Skyrmions at Room Temperature
Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科技研究所）；Politecnico di Bari（巴里理工大学）；University of Basel（巴塞尔大学）；University of Messina（墨西拿大学）
通过引入新型SAF偏置系统，在零磁场下稳定铁磁Skyrmion和SAF Skyrmion，实现亚20纳米的最小SAF Skyrmion观测，为未来Skyrmion多层结构提供稳健可扩展的偏置方案。
2026-05-08 cond-mat.mes-hall
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
Mobile Néel skyrmions at room temperature: status and future
磁skyrmions是拓扑保护自旋纹理，表现出许多迷人的功能。与体材料中的低温Bloch skyrmions相比，本文重点研究了具有界面破缺反转对称性的薄膜系统中的室温Néel skyrmions.具体来说，我们显示的稳定，创建和实现的Néel skyrmions，使电流引起的自旋轨道力矩。对于纳米Néel skyrmions，我们进一步讨论了从材料优化和成像表征的角度来看的挑战。
2016-03-01 cond-mat.mes-hall
Controlling the nucleation and annihilation of skyrmions with magnetostatic interactions
在过去的十年里，Skyrmions已经成为凝聚态物理中访问量最大的话题之一。在这项工作中，通过解析计算和微磁学模拟，我们探讨了由磁性尖端产生的静磁场对Skyrmions稳定性的影响。我们的研究结果表明，尖端和skyrmion之间的相互作用能在Néel skyrmion的稳定中起着至关重要的作用，限制在nanodisks，允许其成核和湮灭，也提供了精确的控制其大小和极性。基于我们的研究结果，我们提出了一个非常简单和循环的方法来成核和湮灭skyrmions，以及控制他们的极性和手征。这一提议可以为逻辑设备开辟新的可能性，利用skyrmionic纹理所具有的所有自由度。
2019-04-04 cond-mat.mes-hall
Microwave-induced dynamic switching of magnetic skyrmion cores in nanodots
通过求解经典自旋模型下的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，数值研究了圆形纳米点中磁性skyrmion的非线性动力学行为.我们表明，skyrmion核心逆转可以在纳秒内实现使用垂直振荡磁场。两个对称的切换过程，对应于呼吸模式和混合模式（呼吸模式和径向自旋波模式的组合）的激发被识别。为了激发呼吸模式，skyrmion核心通过从瞬态均匀状态成核新核心来切换。在混合模式中，skyrmion核心在边缘和核心区域激发的自旋的帮助下发生反转。与磁涡旋核反转不同，径向自旋波的激发并不主导Skyrmion核反转过程。
2015-03-10 cond-mat.mes-hall
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
Skyrmion instabilities and distorted spiral states in a frustrated chiral magnet
磁skyrmion是最近产生的兴趣作为候选人的未来自旋电子器件的skyrmion小尺寸，增强的拓扑稳定性，和/或相互作用的粒子状的拓扑激发。在这里，我们研究孤立的skyrmions在一个沮丧的手征磁铁与竞争Dzyaloshinskiii-Moriya和沮丧的交换相互作用的性质。我们表明，skyrmion的大小急剧下降，即使是小值的竞争稳定机制。Skyrmion相互作用仍然吸引，因为是固有的挫折skyrmion，但值的Dzyaloshinskii常数调节的相互作用潜力的最小值的数量。此外，所构建的相图手性helimagnet包含一个扭曲的螺旋状态，可以被认为是螺旋和圆锥形的一维调制之间的缓冲区。所阐述的概念可以进一步增强自旋电子器件的功能。特别是，相对于锥形状态的skyrmions的受控不稳定性允许获得双分子状结构。此外，我们的结果提供了物理洞察的手征状态的磁系统，例如，在MnSi $_{1-x}$ Ge $_x$中。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall
Generic skyrmion phase diagram in ferrimagnetic films
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Chinese University of Hong Kong (Shenzhen)（香港中文大学（深圳））
研究铁磁性薄膜中Skyrmion稳定性与耦合强度的关系，引入新的参数描述强弱耦合过渡，建立统一框架。
2026-04-23 cond-mat.mes-hall
Current-Driven Dynamics of Skyrmions Stabilized in MnSi Nanowires Revealed by Topological Hall Effect
Skyrmions是一种新型拓扑稳定的自旋涡旋，由于其纳米级结构域可以实现高信息存储密度，并且其电流驱动运动的低阈值可以实现超低能耗，因此为下一代磁存储带来了希望。一维（1D）纳米线是理想的主机skyrmions，因为它们不仅作为一个天然的平台，磁赛道存储设备，但也可以潜在地稳定skyrmions。本文利用拓扑霍尔效应（THE）研究了MnSi纳米线中Skyrmion的相稳定性和电流驱动动力学。在扩展的磁场-温度窗口（15至30 K）中观察到THE，表明与体相（27至29.5 K）相比，纳米线中的skyrmion相稳定。此外，我们第一次研究了在这个扩展的skyrmion相区的skyrmion动力学，发现在高电流密度的$10^{8}-10^{9} Am^{-2}$纳米线的几何形状，随着电流密度的增加，THE降低，这表明电流驱动的skyrmion运动产生的新兴电场。这些结果开辟了探索纳米线作为一个有吸引力的平台，研究skyrmion物理在1D系统和利用skyrmion磁存储概念。
2015-03-13 cond-mat.mes-hall
Current-induced skyrmion generation and dynamics in symmetric bilayers
磁性Skyrmions是一种表现为准粒子的纹理，它在拓扑上不同于其他状态。他们在具有破缺反转对称性的系统中的发现引发了对在室温下含有这种磁相的材料的研究。它们的拓扑性质结合手性相关的自旋轨道矩使它们成为在纳米尺度上控制磁化强度的有趣对象。在这里，我们表明，一对具有相同的拓扑电荷和相反的手征耦合的skyrmions可以稳定在一个对称的磁性双层系统相结合的Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）和偶极耦合效应。这种效应为Skyrmion稳定化开辟了一条新的途径，具有更低的介电常数。然后，我们证明了在一个单一的设备，两个不同的电极，这样的skyrmions可以有效地和独立地写入和移动的电流在大的速度。利用旋力作为拓扑滤波器，进一步证实了所观测到的准粒子的skyrmionic性质。这些结果为新兴的自旋电子技术奠定了基础，其中关于skyrmion稳定性，成核和传播的问题至关重要。
2017-02-23 cond-mat.mes-hall
Observation of magnetic skyrmions in unpatterned symmetric multilayers at room temperature and zero magnetic field
磁性Skyrmions由于其小尺寸和拓扑保护结构，是下一代自旋电子器件的有希望的候选者。在应用中使用这些磁状态的一个挑战在于控制通常需要外力的成核过程和稳定。在这里，我们报告的证据skyrmions在未图案化的对称的Pd/Co/Pd多层膜在室温下，没有事先申请的电流，也没有磁场。通过减小铁磁层间厚度，调谐的物理性质的铁磁/非磁性界面引起的蠕虫状域图案的过渡到孤立的skyrmions所示的磁力显微镜。在直接比较的测量和模拟的skyrmions的大小，定量的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（iqs）的估计，揭示孤立的skyrmions只是稳定在零磁场的iqs值低。我们的研究结果提供了新的见解对使用稳定的skyrmions的室温设备在名义上对称的多层膜。
2018-10-18 cond-mat.mes-hall
Current-driven dynamics and ratchet effect of skyrmion bubbles in a ferrimagnetic insulator
磁skyrmions是一种紧凑的手性自旋织构，具有丰富的拓扑现象，并具有开发高密度存储器件和由自旋电流驱动的新型计算方案的潜力。在这里，我们展示了室温下的界面稳定性和电流驱动的控制skyrmion气泡的亚铁磁绝缘体Tm 3Fe 5 O 12（TmIG）耦合到Pt。我们跟踪电流引起的运动的个别skyrmion气泡。晶体的亚铁磁有序性以及自旋-轨道矩和钉扎的相互作用决定了TmIG中的skyrmion动力学，并导致以负偏转角和跳跃运动为特征的强skyrmion霍尔效应。此外，我们表明，速度和脱钉阈值的skyrmion气泡可以修改交换耦合TmIG的面内磁化Y3 Fe 5 O 12层，扭曲的自旋纹理的skyrmion，并导致其动态方向相关的整流。这种效应相当于一个磁性棘轮，被用来控制一个类似跑道的装置中的skyrmion流。
2023-01-19 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
Interaction of in-plane magnetic skyrmions with 90$^\circ$ magnetic domain walls: micromagnetic simulations
$90^\circ$钉扎磁畴壁可以在附着到铁电衬底的薄磁性层中观察到。非共线磁织构的主要稳定机制是应变传递，这是负责压印的铁电畴的铁磁体的单轴各向异性。在这里，我们调查通过微磁学模拟的界面Dzyaloshinkii-Moriya相互作用如何影响的$90^\circ$畴壁结构。结果表明，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用诱导一个大的面外磁化分量，强烈依赖于畴壁类型。特别是，它示出，这种面外的磁化分量是至关重要的面内的磁性skyrmions，也被称为bimerons，通过磁畴壁的运输。基于微磁学模拟的结果，提出了一种基于两个$90^\circ$钉扎磁畴壁的面内磁skyrmion阀的概念。
2022-05-13 cond-mat.mes-hall
Tailoring the topological details of the magnetic skyrmion by the spin configuration at the edges
在具有强Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的手性磁体中可以形成磁skyrmion结构。在这项工作中，我们提出了一种方法，人工剪裁的skyrmion的拓扑细节，如其径向和旋转对称图案的外部磁场的CM板。只要边界磁场足够强以固定边界铁磁性，所获得的skyrmion轮廓随时间是稳定的。自旋的动力学被认为是通过数值求解非平衡Landau-Lifshitz-Gilbert方程。
2016-10-05 cond-mat.mes-hall
Magnetic radial vortex stabilization and efficient manipulation driven by the Dzyaloshinskii Moriya Interaction and the spin-transfer torque
孤子在设计下一代超低功耗存储和计算器件方面有着广阔的应用前景。实现这一目标的关键因素是从根本上理解它们的稳定和操纵。在这里，我们展示了界面Dzyaloshinskii Moriya相互作用（i）如何能够通过稳定具有径向手性的拓扑孤子（以下称为径向涡旋）来提升磁涡旋态的能量简并。由于涡核的极性和由边界条件引起的磁化倾斜，它具有非整数的Skyrmion数S（0.5< |S| <1）。微磁模拟预测，在自由层和极化层的径向涡旋状态的基础上的磁阻存储器可以有效地切换的阈值电流密度小于106 A/cm 2。切换过程发生通过拓扑连接的涡旋和涡旋antivortex对的成核，然后由自旋波的排放，由于涡旋antivortex湮灭。
2016-07-27 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Excitations in the $ν=-1$ Quantum Hall state in Monolayer Graphene
Shandong Normal University（山东师范大学）；Institute of Mathematical Sciences, CIT Campus（马德拉斯理工学院数学研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国家研究所）；University of Kentucky（肯塔基大学）
该研究针对单层石墨烯ν=-1量子霍尔态，结合有效场论与哈特利-福克近似构建变分框架，确定13种斯格明子相，为多分量量子霍尔铁磁体的斯格明子研究提供系统方法。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall
The higher-order magnetic skyrmions in non-uniform magnetic fields
本文在强关联半填充的二维 Hubbard 模型中引入 Rashba 自旋-轨道耦合与外磁场，发现三阶微扰可产生标量与矢量手性自旋相互作用，并针对非均匀轴对称磁场建立了高阶磁性斯格明子最优尺寸的解析理论。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall
Magnetic structures on locally inverted interlayer coupling region of bilayer magnetic system
利用蒙特卡罗模拟研究了具有局部反转层间耦合区的双层磁系统的磁结构。包括磁skyrmion的多个磁结构的稳定是可能的局部反转层间耦合区。各种因素，如区域面积，各向异性，层间耦合强度，交换耦合强度影响的结构，包括其大小和手性的属性。我们得到的条件，他们的稳定和磁结构的转变。Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，DZ-M）和偶极相互作用在其中起着重要的作用，因为它们显著地增强了结构的形成和稳定性。结构形成中的反转对称性破缺可以产生不对称特征，并且它给出了稳定skyrmion的界面稳定性。偶极相互作用在体系中也是一种有效的界面相互作用。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall
Magnetic skyrmion interactions in the micromagnetic framework
磁skyrmions是一个非平凡的拓扑绕组数磁化的局部漩涡。这种缠绕增加了它们对超顺磁性的鲁棒性，并产生了无数新颖的动力学特性，使它们成为下一代信息载体。最近的运动方程的skyrmion推导出使用的方法开创了Thiele，允许宏观skyrmion系统有效地建模。这种强大的技术的先决条件，一个人必须有一个skyrmion和所有其他磁结构在其环境之间的相互作用的函数形式的先验知识。在这里，我们试图减轻这个问题，提供一个简单的解析表达式，可以产生任意的排斥相互作用势的微磁哈密顿量。我们还讨论了一个玩具模型的径向轮廓的skyrmion，这是准确的材料参数范围很广。
2020-01-20 cond-mat.mes-hall
Eigenmodes of magnetic skyrmion lattices
本研究通过改变斯格明子晶格的稳定机制，探索拓扑与本征模的关联，发现六角晶格本征模源于内部自由度，而4-自旋主导的方形晶格不产生斯格明子解，表明非平凡拓扑不必然导致斯格明子存在。
2023-05-10 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
Current-induced nucleation and dynamics of skyrmions in a Co-based Heusler alloy
我们证明了室温稳定的偶极磁性skyrmions的直径范围内的$100$ nm的一个单一的赫斯勒合金层的Co $_2$ FeAl（CFA）在中等磁场。利用扫描氮空位磁强计在光致发光猝灭模式下研究了电流感生的微丝Skyrmion动力学。我们首先证明skyrmion成核的自旋轨道扭矩，并表明其效率可以显着提高使用倾斜的磁场，效果是不是特定的Heusler合金，并可能有利于未来的skyrmion为基础的设备。然后，我们表明，电流诱导的skyrmion运动仍然受到强钉扎效应的限制，即使CFA是一种磁性材料，具有低磁阻尼参数。
2018-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmions in nanorings: a versatile platform for Skyrmionics
通过微磁模拟和 Thiele 方程研究基于斯格明子的纳米环器件，提出频率可调时钟、交流发电机和热能收集器三种应用场景，并验证其在室温与缺陷条件下的功能，为节能纳米器件开辟新途径。
2023-09-11 cond-mat.mes-hall
Degeneracies and fluctuations of Néèl skyrmions in confined geometries
最近在具有垂直磁各向异性的层状磁性材料中发现了可调的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，使它们成为在高温下稳定和操纵skyrmions的有希望的候选者。在这篇文章中，我们使用蒙特卡罗模拟来研究这些材料中skyrmions对热涨落和有限尺寸效应的鲁棒性。我们发现，在有限的几何形状和有限的温度skyrmions是目前在很大一部分的相图。此外，我们发现，封闭的几何形状有利于螺旋相的skyrmion相比，无限大的系统。在通过skyrmion相位调谐磁场时，系统通过不同数量的skyrmion、伸长和半skyrmion以及螺旋状态的状态经历磁结构中的级联跃迁。我们考虑如何量子和热波动解除发生在这些过渡的简并，并发现，具有更多的skyrmions的状态通常是有利于波动少skyrmions的状态。最后，我们评论通过拓扑和异常霍尔效应的各个阶段的电气检测。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Stability and lifetime of antiferromagnetic skyrmions
采用二维海森堡交换模型，考虑面外各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，研究了反铁磁（AFM）skyrmion的寿命和稳定性随温度和外磁场的变化.一个孤立的原子力显微镜skyrmion是亚稳态在零温度在一定的参数范围内设置由两个边界分离的skyrmion状态从均匀的原子力显微镜相和条纹域相。原子力显微镜skyrmion衰减到均匀原子力显微镜状态的能量势垒的分布补充了零温度稳定性图，并表明，skyrmion的稳定区域显着缩小在有限的temperates.We表明，原子力显微镜skyrmion的稳定性可以增强的应用程序的磁场，其强度是相当的自旋翻转场。AFM skyrmions在外部磁场中的这种稳定性与其铁磁对应物的行为形成鲜明对比。此外，我们证明了AFM skyrmions是稳定的时间尺度低于50 K的现实材料参数，使其可行的现代实验中观察到它们。
2019-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder-induced stabilization of the quantum Hall ferromagnet
我们报道了$ν=1$整数量子霍尔态的电子自旋极化的绝对测量。通过在不同磁场（电子密度）和塞曼能量配置下进行的电阻NMR实验，在$ν=1$附近（包括恰好在$ν=1$处）提取自旋极化。在最低的磁场，极化被发现是完整的在一个狭窄的区域周围$ν=1$。增加的磁场（电子密度）诱导系统的显着去极化，我们归因于量子霍尔铁磁体和Skyrmion玻璃相之间的过渡理论上预期的库仑相互作用和无序之间的比率增加。这些观测结果解释了先前在高迁移率2D电子气中观察到的极化的脆弱性，并通过实验证明了存在最佳无序量以稳定铁磁状态。
2015-10-15 cond-mat.mes-hall
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
Sub-100 nm Skyrmions at Zero Magnetic Field in Ir/Fe/Co/Pt Nanostructures
磁性Skyrmions是最近在室温（RT）下在多层薄膜中观察到的手性自旋结构。它们的拓扑稳定性应该能够在有限的几何形状中实现高度可扩展性-这是器件应用的一个热门属性。虽然已经有无数的理论预测关于100纳米以下的skyrmions局限在点的现象，在实践中，它们的形成在没有外部磁场和限制的演变仍然有待建立。在这里，我们证明了在宽范围的磁性和几何参数下，在零场（ZF）下Ir/Fe（x）/Co（y）/Pt纳米点中的亚100 nm RT skyrmions的约束诱导稳定性。ZF skyrmion尺寸可以小至~50 nm，并且随着点尺寸和磁性参数变化4倍。至关重要的是，具有不同热力学稳定性的skyrmions表现出明显不同的限制现象。这些结果建立了一个全面的基础skyrmion现象在纳米结构，并提供直接的方向，利用其性能在纳米器件。
2017-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling the shape of axisymmetric skyrmions in magnetic multilayers
本文提出了一个全面的垂直各向异性磁性多层膜中孤立轴对称Skyrmions的微磁模型。最值得注意的是，内部偶极场的重要作用被广泛认为是最小量的假设上的磁化曲线。多层Skyrmions的三维结构是由它们在每一层中的径向轮廓建模的。我们首先比较的结果，在笛卡尔坐标系中的一个完整的微磁描述的模型。我们的模型结合了层依赖的大小和手性的skyrmions的信息。我们还提供了一个方便的标准，以表征稳定的skyrmions对各向异性的伸长，将打破他们的圆柱对称性，这允许确认确定的解决方案的稳定性。由于该模型能够处理通过多层skyrmions的厚度扭曲的磁化配置，它可以提供任何潜在的混合手性在skyrmions由于Dzyaloshinskiiii-Moriya和偶极相互作用的相互作用在多层的预测。最后，我们应用我们的模型的结果来描述的电流驱动的混合手征skyrmions的动力学。使用Thiele形式主义，我们表明，我们可以预测的力施加在多层skyrmion垂直自旋极化电流，这提供了一种方法，以符合混合skyrmion手征和自旋电流注入几何形状，以优化skyrmion运动在多层膜中，以最大限度地提高电流诱导的速度，或取消skyrmion霍尔角的目的。
2018-07-13 cond-mat.mes-hall
Room-temperature current-induced generation and motion of sub-100nm skyrmions
磁skyrmions是纳米级的自旋配置，持有巨大的技术前景，由于其拓扑相关的属性和非常小的尺寸绕组。最近在室温下观测到磁性多层膜中通过界面手性相互作用稳定的亚100 nm skyrmion后，仍有几个悬而未决的问题有待解决，特别是关于使单个紧凑skyrmion成核的方法或它们运动的确切性质。在这项研究中，一种方法导致形成的磁性skyrmions在微米级的纳米轨道使用均匀的电流注入证明。然后证明了这些小电流产生的skyrmions的自旋转移诱导运动，并分析了面外磁场在稳定运动skyrmions中的作用。这些实验观察的自旋扭矩引起的运动的结果进行比较，再现颗粒型，非均匀的磁性多层的微磁模拟，以解决特别重要的作用，亚100 nm的skyrmion的电流感应运动的磁不均匀性，材料晶粒尺寸是可比的skyrmion直径。
2017-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Bimeron nanoconfined design
我们报告的拓扑双重子激发在受限几何的稳定性。通过对强Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用铁磁体的蒙特卡罗模拟，发现了混合Skyrmion-bimeron相的形成.在自旋晶格中产生的空位网格极大地改变了拓扑激发的图像，并允许人们在形成纯双介子晶格和skyrmion晶格之间进行选择。我们发现，菱形元格提供了一个自然的环境，稳定的双重子激发。这样的菱形几何形状即使在没有磁场的情况下也可以保护拓扑状态。
2018-01-24 cond-mat.dis-nn 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
Stability of skyrmions on curved surfaces in the presence of a magnetic field
我们研究的稳定性和能量相关的skyrmions出现，ING作为曲面上的激发。使用连续介质模型，我们表明，圆柱形的径向和方位场的存在下，不稳定的skyrmions出现在没有外部字段。弱磁场产生分数skyrmions，而强磁场产生稳定的2{ $π$ }- skyrmions，其宽度由磁场强度减小。在方位场作用下，涡旋在曲面上表现为稳定状态。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Skyrmion Formation and Optical Spin-Hall Effect in an Expanding Coherent Cloud of Indirect Excitons
我们提供了一个理论描述的偏振模式和相位奇异性的实验证明最近在凝聚的间接激子[H。High等人，Nature 483，584-588（2012）]。我们表明，平均的电子和空穴轨道运动导致一个可比的自旋轨道相互作用的两种类型的载流子。我们证明了明亮的间接激子的径向相干通量和Dresselhaus自旋轨道相互作用之间的相互作用导致形成自旋域和类似于Skyrmions的拓扑缺陷。我们定性地再现了实验数据的所有特征，并获得了与光学自旋霍尔效应相同的偏振模式，尽管自旋-轨道相互作用的对称性不同。
2012-12-21 cond-mat.mes-hall
Effect of Chiral Damping on the dynamics of chiral domain walls and skyrmions
摩擦力在我们日常生活中经历的大多数物理过程中起着至关重要的作用。例如，从我们走路或游泳的能力，到设定移动车辆的速度和燃油效率的界限。在磁性系统中，自旋轨道力矩（SOT）引起的手征畴壁（DW）和Skyrmions（SK）的位移也容易产生摩擦。手征阻尼是Dzyaloshinskii Moriya相互作用的耗散对应物，在这些动力学中起着核心作用。尽管实验观察和大量的理论研究证实了它的存在，手征阻尼对DW和SK动力学的影响仍然难以捉摸，因为很难区分手征阻尼。在这里，我们揭示了手征阻尼对电流和磁场驱动的DW和SK的流动运动的影响。我们使用静态面内场来提升手征简并度。随着面内场的增加，手征不对称性改变符号。当单独考虑时，无论是手征阻尼还是手征阻尼都不能解释不对称性的符号反转，我们证明这是它们竞争效应的结果。最后，数值模拟揭示了手征耗散的非线性性质及其对稳定移动SK的关键作用。
2022-01-26 cond-mat.mes-hall
Observation of hedgehog skyrmions in sub-100 nm soft magnetic nanodots
磁skyrmions是一种纳米自旋织构，由于其非平凡的拓扑结构所具有的独特功能，在自旋电子学应用中具有突出的潜力。在非质心对称材料或界面自旋轨道耦合较强的Dzyaloshinskiii-Moriya交换相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya exchange interaction，Dzyaloshinskii-Moriya）薄膜中，具有确定手征的Skyrmions是稳定的。在这项工作中，我们报告在室温下，既不垂直也不垂直磁各向异性的封闭系统中的磁刺猬skyrmions的检测。我们表明，软磁（坡莫合金）纳米点能够主机的非手性刺猬skyrmions，可以进一步稳定的磁场所产生的磁力显微镜探针。分析计算和微磁学模拟证实了在一定尺寸范围内，即使没有外部刺激，坡莫合金纳米点中也存在亚稳态Néel skyrmion。我们的工作意味着存在一个新的自由度来创建和操纵软纳米点中的skyrmions。软磁材料中skyrmion的稳定化为研究skyrmion的磁化动力学提供了可能性，否则由于高磁各向异性材料中高自旋轨道耦合的大阻尼常数而受到限制。
2018-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability and dynamics of magnetic skyrmions in FM/AFM heterostructures
针对磁性斯格明子需强面外场稳定、存在斯格明子霍尔效应的问题，本研究通过模拟发现FM/AFM多层结构中交换偏置可提升斯格明子稳定性，堆叠结构能抑制SkHE并实现高速传输，为相关器件研发提供新思路。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Radial fluctuations induced stabilization of the ordered state in two dimensional classical clusters
用布朗动力学和朗之万分子动力学模拟研究了二维经典粒子团簇的熔化。粒子被一个圆形硬壁或一个抛物线形的外部势所限制，并通过一个偶极子或一个屏蔽库仑势相互作用。我们发现，随着粒子间相互作用强度的降低，具有短程粒子间相互作用的团簇被硬壁限制在其取向顺序中表现出重入行为。
1999-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Tuning magnetic chirality by dipolar interactions
近年来，由于纳米电子学中预期的丰富应用，手征磁性获得了极大的兴趣。手性磁畴壁和skyrmions的稳定性已被证明是由于积极研究的Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用。然而，最近的预测表明，偶极相互作用也可以稳定手性畴壁和skyrmions，但直接的实验证据一直缺乏。在这里，我们表明，偶极相互作用确实可以稳定手性畴壁直接成像的磁畴壁，使用扫描电子显微镜与极化分析。我们进一步表明，Dzyaloshinskiii-Moriya和偶极相互作用之间的竞争可以逆转畴壁手性。最后，我们建议这种竞争可以通过Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用来定制。因此，我们的工作表明，偶极相互作用在手征自旋织构的稳定中起着关键作用。这一发现将为平衡手性磁性的相互作用开辟新的途径。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Circular motion of non-collinear spin textures in Corbino disks: Dynamics of Néel- versus Bloch-type skyrmions and skyrmioniums
本研究通过解析与微磁模拟揭示，在 Corbino 盘中自旋轨道力矩驱动下 Bloch 斯格明子做 MHz 圆周运动而 Néel 型受阻，拓扑平凡的斯格明子离子运动更快且可承受更高电流密度。
2024-06-04 cond-mat.mes-hall
Current-induced creation and dynamics of embedded magnetic skyrmion bags
Hefei Normal University（合肥师范大学）；Anhui University（安徽大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）
研究在零磁场下通过直流电流在FeGe纳米板中诱导形成和操纵嵌入式斯格明子袋，利用原位洛伦兹透射电子显微镜观察转变过程，经理论分析确定驱动机制，还展示不同Q值斯格明子袋间电诱导转变，为全电控制拓扑自旋纹理和缺陷奠定基础。
2026-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Stability of Skyrmion Tubes in Nanostructured Cuboids
本研究利用洛伦兹TEM直接观测FeGe纳米长方体中的斯格明子管，结合微磁模拟揭示其在受限几何中的热稳定机制及场冷诱导的亚稳态扩展区域。
2025-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dynamical and Reversible Control of Topological Spin Textures
最近对拓扑自旋纹理的观察使自旋电子学距离新的磁存储器又近了一步。然而，Skyrmions的存在，以及它们的稳定性，需要非常特定的内禀磁性，这些磁性通常固定在磁铁中。在这里，我们解决的可能性，动态控制其内在的磁相互作用，通过改变高频激光场的强度。结果表明，剧烈的变化，可以诱导在反铁磁交换相互作用，后者甚至可以被逆转，成为铁磁性，提供的直接交换已经是不可忽略的平衡预测，例如，在Si掺杂C，Sn，或Pb吸附原子。在存在Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的情况下，这使我们能够调整铁磁Skyrmions的特征，例如它们的半径，使它们更容易稳定。或者，这种拓扑自旋纹理可以出现在受抑三角形晶格中。然后，我们证明了高频激光场可以诱导反铁磁体中的动力学挫折，其中挫折的程度可以随后进行适当的调整，以驱动材料朝向Skyrmionic相。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall
Controllable Skyrmion Islands in a Moiré Magnet
本研究提出在扭转莫尔磁体中实现可控反铁磁斯格明子的方案，通过理论计算揭示其稳定机制及电场调控特性，为拓扑磁比特的应用提供新途径。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic Bimeron Traveling on the Domain Wall
College of Engineering Physics, Shenzhen Technology University（深圳技术大学工程物理学院）；The Center for Advanced Quantum Studies and Department of Physics, Beijing Normal University（北京师范大学高级量子研究中心及物理系）；College of New Materials and New Energies, Shenzhen Technology University（深圳技术大学新材料与新工程学院）；Department of Applied Physics, Waseda University（早稻田大学应用物理系）；Anhui Province Key Laboratory of Low-Energy Quantum Materials and Devices, High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心低能量子材料与器件安徽省重点实验室）；School of Science and Engineering, The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳）理学院）
本研究探讨Néel型畴壁双子在自旋轨道力矩下的动力学，发现两种依赖自旋电流极化的机制，其中推动畴壁可使双子速度提升约40倍，为节能自旋电子器件提供新途径。
2024-05-06 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric effect of skyrmion crystal confined in a magnetic disk
本文从理论上提出磁盘中受限旋转斯格明子晶体在温度梯度下可产生径向自旋动势，从而实现热到电的转换，为自旋电子学热电器件提供新思路。
2023-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Three-dimensional skyrmionic cocoons in magnetic multilayers
三维（3D）拓扑自旋纹理出现作为有前途的准粒子编码信息在未来的自旋电子器件。第三维度提供了关于其磁性的更多延展性以及对于潜在应用的更多灵活性。然而，这种准粒子在容易实现的系统中的稳定和表征仍然是一项正在进行的工作。在这里，我们观察到一种新型的3D磁性纹理，我们称之为skyrmionic茧，它位于磁性薄膜多层膜的内部，并具有特征的椭球形状。有趣的是，这些茧可以共存于更标准的“管状”skyrmions通过所有的多层证明存在两个非常不同的对比度在室温下记录的MFM图像。这些新的skyrmionic纹理的存在，以及他们的层解析手性和拓扑性质的理解进行了研究，通过微磁学模拟。为了实验稳定的3D skyrmion管和茧的组合，我们已经制定了金属多层膜中的磁性，特别是各向异性，在堆栈中的磁性薄膜的变化取决于它们的垂直位置。最后，在磁成像的补充，我们还测量的磁阻响应的多层膜作为磁场的函数，并成功地适应其演变使用的3D微磁模拟作为输入的磁配置。达成的极好的协议带来了额外的证据，证明了skyrmionic茧的存在，因此可以被电探测到。
2022-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
