磁斯格明子 (Skyrmion) 作為一種具有拓?fù)浔Ｗo(hù)性的非平庸的奇異磁結(jié)構(gòu)辐脖，其概念zui早是在1962年由理論物理學(xué)家Skyrme提出的，他通過(guò)求解非線性的場(chǎng)論方程皆愉，判斷出該方程存在一種具有拓?fù)浔Ｗo(hù)性質(zhì)的穩(wěn)定的場(chǎng)解析解嗜价。在1975年，Belavin等人提出在磁性體系中存在一種二維的具有類粒子效應(yīng)的亞穩(wěn)態(tài)的磁結(jié)構(gòu)亥啦，這種磁結(jié)構(gòu)中自旋磁矩的排布方式同1962年Skyrme提出的解析解的模型相同炭剪，因此人們把Belavin提出的這種具有類粒子性質(zhì)的二維磁結(jié)構(gòu)叫作磁斯格明子。
自旋軌道矩驅(qū)動(dòng)磁斯格明子移動(dòng)
2009年，Mühlbaue等人利用中子散射才在MnSi單晶中通過(guò)倒空間的衍射點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了磁斯格明子的存在炉奴。關(guān)于電流驅(qū)動(dòng)磁斯格明子的zui早的記錄是在2012年畦攘，Yu等人利用洛倫茲電子透射顯微鏡 (Lorentz TEM, L-TEM)在FeGe 材料中首次在實(shí)空間發(fā)現(xiàn)了斯格明子的電流驅(qū)動(dòng)。
圖1.斯格明子結(jié)構(gòu)示意圖(左側(cè)為Néel型错妖，右側(cè)為Bloch型）
在上述研究的基礎(chǔ)之上，人們發(fā)現(xiàn)疚沐，具有拓?fù)浔Ｗo(hù)性質(zhì)的磁斯格明子可以被遠(yuǎn)低于驅(qū)動(dòng)磁疇壁所需的電流密度的電流所驅(qū)動(dòng)暂氯，這使得斯格明子作為一種信息傳播的媒介而被研究者們廣泛關(guān)注。斯格明子不連續(xù)亮蛔、驅(qū)動(dòng)速度快痴施、驅(qū)動(dòng)臨界電流密度低的特點(diǎn)使得其擁有廣泛的應(yīng)用前景；由此可見(jiàn)究流，對(duì)磁斯格明子的電流驅(qū)動(dòng)的研究同樣具有重要的意義辣吃。
關(guān)于自旋軌道矩驅(qū)動(dòng)斯格明子移動(dòng)的物理圖像，在Jiang的綜述文章中得到了比較清晰的表述：其原理基本與手性的Néel疇壁的驅(qū)動(dòng)相同芬探，都是重金屬層自旋霍爾效應(yīng)產(chǎn)生自旋流注入鐵磁金屬層中神得，對(duì)自旋磁矩產(chǎn)生一個(gè)力矩的作用，在磁矩的翻轉(zhuǎn)過(guò)程中形成磁斯格明子的移動(dòng)偷仿。
圖2.自旋軌道矩驅(qū)動(dòng)斯格明子示意圖
而且哩簿，電子在經(jīng)過(guò)磁斯格明子時(shí)，還會(huì)誘發(fā)一種被稱為拓?fù)浠魻栃?yīng)的新奇輸運(yùn)現(xiàn)象酝静。研究者們認(rèn)為拓?fù)浠魻栃?yīng)的產(chǎn)生和Berry相位相關(guān)：注入的電子經(jīng)過(guò)拓?fù)鋽?shù)非0的拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)時(shí)节榜，會(huì)產(chǎn)生Berry相位，Berry相位產(chǎn)生一個(gè)衍生磁場(chǎng) (Emergent magnetic field)别智，繼而引起拓?fù)浠魻栃?yīng) (Topological Hall effect, THE) 全跨。計(jì)入拓?fù)浠魻栃?yīng)后，磁性材料的霍爾電阻可以用下式表示：
其中P是傳導(dǎo)電子的自旋極化率亿遂，從總的霍爾電阻率中扣除與外磁場(chǎng)B有關(guān)的線性項(xiàng)浓若，就可以得到拓?fù)浠魻栯娮杪拭焐肌谋磉_(dá)式中可以知道，正撑驳觯霍爾電阻與外磁場(chǎng)B線性相關(guān)是越，反常霍爾電阻和磁化強(qiáng)度M成正比碌上，拓?fù)浠魻栯娮韬脱苌艌?chǎng)成正相關(guān)倚评，且一般認(rèn)為拓?fù)浠魻栯娮杪逝c斯格明子的密度成正比。
同時(shí)馏予，電流驅(qū)動(dòng)斯格明子移動(dòng)時(shí)天梧，還存在斯格明子霍爾效應(yīng)，即斯格明子在受電流影響驅(qū)動(dòng)的情況下霞丧，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)橫向的偏移呢岗。因此，現(xiàn)在的研究者們通常會(huì)設(shè)計(jì)專門的納米線條器件蛹尝，來(lái)用形狀限制斯格明子的移動(dòng)路徑后豫，使其可以完 成沿電流方向上的驅(qū)動(dòng)，這方面的研究工作為研發(fā)突那、設(shè)計(jì)基于磁斯格明子的賽道磁存儲(chǔ)設(shè)備提供了物理基礎(chǔ)挫酿。
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