Skyrmion dynamics in a frustrated ferromagnetic film and current-induced helicity locking-unlocking transition.
Skyrmion dynamics in a frustrated ferromagnetic film and current-induced helicity locking-unlocking transition.
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受挫铁磁薄膜中的斯格明子动力学和电流感应螺旋性锁定-解锁转变
DOI：
10.1038/s41467-017-01785-w
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发表时间：
2017-11-23
影响因子：
16.6
通讯作者：
Ezawa M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang X;Xia J;Zhou Y;Liu X;Zhang H;Ezawa M
螺旋度-轨道耦合是受挫磁铁中的磁天子的一个有趣的特征。在这里，我们基于J1-J2-J3经典海森堡模型，通过引入偶极-偶极相互作用，显式地研究了受阻磁体中的天米子动力学。由于偶极-偶极相互作用，天空离子的能量与螺旋度有关，导致电流诱导的平移运动具有固定的螺旋度。能量最低的态是简并的Bloch型态，可以用来构建二进制存储器。随着驱动电流的增大，发生了螺旋度锁定-解锁转变，其中平移运动变为旋转运动。此外，我们还证明了两个Skyrmions可以自发地形成束束态。此外，还研究了驱动电流作用下束缚态的分离问题。此外，我们还给出了一对Skyrmion和反Skyrmion的湮没。我们的结果揭示了独特的受挫Skyrmions可能使其在拓扑磁学中得到可行的应用。
The helicity-orbital coupling is an intriguing feature of magnetic skyrmions in frustrated magnets. Here we explore the skyrmion dynamics in a frustrated magnet based on theJ1-J2-J3classical Heisenberg model explicitly by including the dipole-dipole interaction. The skyrmion energy acquires a helicity dependence due to the dipole-dipole interaction, resulting in the current-induced translational motion with a fixed helicity. The lowest-energy states are the degenerate Bloch-type states, which can be used for building the binary memory. By increasing the driving current, the helicity locking-unlocking transition occurs, where the translational motion changes to the rotational motion. Furthermore, we demonstrate that two skyrmions can spontaneously form a bound state. The separation of the bound state forced by a driving current is also studied. In addition, we show the annihilation of a pair of skyrmion and antiskyrmion. Our results reveal the distinctive frustrated skyrmions may enable viable applications in topological magnetism.
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作者：
Hayami, Satoru;Lin, Shi-Zeng;Batista, Cristian D.
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