Antiskyrmions stabilized at interfaces by anisotropic Dzyaloshinskii-Moriya interactions.
Antiskyrmions stabilized at interfaces by anisotropic Dzyaloshinskii-Moriya interactions.
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抗孔米斯通过各向异性Dzyaloshinskii-Moriya相互作用稳定在界面上。
DOI：
10.1038/s41467-017-00313-0
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发表时间：
2017-08-21
影响因子：
16.6
通讯作者：
Blügel S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hoffmann M;Zimmermann B;Müller GP;Schürhoff D;Kiselev NS;Melcher C;Blügel S
手性磁体是一类新兴的拓扑物质，具有局部且受拓扑保护的涡旋状磁性结构，称为斯格明子，目前作为信息存储和处理的实体正在受到严格审查。在这里，在微磁学水平上，我们严格证明手性磁体不仅可以容纳斯格明子，还可以容纳反斯格明子作为所有非平凡同伦类的最低能量配置。我们得出了它们与斯格明子出现和共存的实用标准，这些标准可以通过取决于电子结构的（110）取向界面来满足。通过密度泛函计算将电子结构与原子自旋晶格模型联系起来，并通过应用自旋弛豫方法最小化介观尺度上的能量，我们提出了在 W(110) 衬底上生长的双层 Fe 作为实际例子。我们推测，在具有 C 2v 对称性的半导体或重金属基底上生长的超薄磁性薄膜是具有磁性反斯格明子的材料的原型类别。斯格明子是磁化中的局部缺陷，可以通过 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用 (DMI) 稳定在材料中。霍夫曼等人。预测，当 DMI 具有各向异性时，反斯格明子可以形成并与斯格明子共存，从而能够研究和利用它们的相互作用。
Chiral magnets are an emerging class of topological matter harboring localized and topologically protected vortex-like magnetic textures called skyrmions, which are currently under intense scrutiny as an entity for information storage and processing. Here, on the level of micromagnetics we rigorously show that chiral magnets can not only host skyrmions but also antiskyrmions as least energy configurations over all non-trivial homotopy classes. We derive practical criteria for their occurrence and coexistence with skyrmions that can be fulfilled by (110)-oriented interfaces depending on the electronic structure. Relating the electronic structure to an atomistic spin-lattice model by means of density functional calculations and minimizing the energy on a mesoscopic scale by applying spin-relaxation methods, we propose a double layer of Fe grown on a W(110) substrate as a practical example. We conjecture that ultra-thin magnetic films grown on semiconductor or heavy metal substrates with C 2v symmetry are prototype classes of materials hosting magnetic antiskyrmions. Skyrmions, localized defects in the magnetization, can be stabilised in materials by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI). Hoffmann et al. predict that, when the DMI is anisotropic, antiskyrmions can be formed and coexist with skyrmions, enabling studies and exploitation of their interactions.
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