Ni/Ir$_{n}$/Pt(111) 超薄膜中的复杂磁纹理

采用第一性原理计算与自旋动力学模拟相结合的方法研究 Ni/Ir$_{n}$/Pt(111)（$n=0,1,2$）薄膜。预测其最低能态为自旋螺旋，但与 skyrmionic 态的能量差极小（约为几 $\mu$eV/atom）。自发的低温 skyrmion，尺寸约 $15$ nm 至约 $35$ nm，源于较大的 Dzyaloshinskii-Moriya（DM）与 Heisenberg 交换相互作用之比，特别是源于最近邻间较大的面内 DM 矢量分量。随着 Ir 缓冲层厚度的增加，skyrmion 变得更大且更分散。此外，随着 $n$ 增大，在施加外磁场或升高温度时 skyrmion 的稳定性下降。对于 $n=0$ 和 $n=1$，我们发现可出现亚稳态 skyrmionium，其与 skyrmion 相比对外场的稳定性略低且临界电流更大。