Spontaneous skyrmionic lattice from anisotropic symmetric exchange in a Ni-halide monolayer.
Spontaneous skyrmionic lattice from anisotropic symmetric exchange in a Ni-halide monolayer.
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DOI：
10.1038/s41467-020-19535-w
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发表时间：
2020-11-13
影响因子：
16.6
通讯作者：
Picozzi S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Amoroso D;Barone P;Picozzi S
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Dzyaloshinskiii-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，预测在半导体且中心对称的金属卤化物NiI 2的单层中存在具有独特拓扑结构和手征性的自发反biskyrmion晶格。我们的第一性原理和Monte Carlo模拟表明，短程对称交换的各向异性，结合磁挫折时，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。Skyrmions是一种拓扑自旋纹理，通常通过Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和外加磁场来稳定。在这项理论研究中，通过分析单层NiI 2，作者认为，两个网站的各向异性与磁挫折可以稳定的skyrmion晶格。
Topological spin structures, such as magnetic skyrmions, hold great promises for data storage applications, thanks to their inherent stability. In most cases, skyrmions are stabilized by magnetic fields in non-centrosymmetric systems displaying the chiral Dzyaloshinskii-Moriya exchange interaction, while spontaneous skyrmion lattices have been reported in centrosymmetric itinerant magnets with long-range interactions. Here, a spontaneous anti-biskyrmion lattice with unique topology and chirality is predicted in the monolayer of a semiconducting and centrosymmetric metal halide, NiI2. Our first-principles and Monte Carlo simulations reveal that the anisotropies of the short-range symmetric exchange, when combined with magnetic frustration, can lead to an emergent chiral interaction that is responsible for the predicted topological spin structures. The proposed mechanism finds a prototypical manifestation in two-dimensional magnets, thus broadening the class of materials that can host spontaneous skyrmionic states. Skyrmions, topological spin textures, are typically stabilized by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction and an applied magnetic field. In this theoretical study, by analysing monolayer NiI2, the authors suggest that two-site anisotropy with magnetic frustration can stabilize a skyrmion lattice.
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