无 DMI 中心对称体系中 Bloch 型天空子的确定性螺旋锁定
其他凝聚态物理
2026-01-05 v1
摘要
中心对称材料中的磁性天空子具有 Bloch 型自旋纹理，因缺乏 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用 (DMI) 而存在螺旋状态退化，导致随机核素化和不可控的手性。本文通过将铁磁 (FM) 条纹或凹槽结构与中心对称磁 (CM) 薄膜相互作用，展示了一种完全无 DMI 策略，用于确定性螺旋控制。我们首先表明，由两个磁化方向相反的 FM 条纹构成的几何受限配置可稳定化具有所选螺旋方向的天空子，分别为顺时针 (CW) 或逆时针 (CCW)。我们进一步将此概念扩展，以实现通过施加于 CM 薄膜上图案化 FM 凹槽的电流脉冲，确定性地诱导 CW 或 CCW 天空子。FM 条纹/凹槽几何与界面交换耦合的共同作用产生偶极场，从而解除螺旋退化，实现具有固定手性的天空子形成。这一结果表明，FM/CM 异质结构构成了一种稳健、无 DMI 平台，用于确定性生成和引导手性锁定天空子，为先进的自旋电子学应用开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2601.00230,
title = {Deterministic Helicity Locking of Bloch Skyrmions in Centrosymmetric Systems},
author = {Jayaseelan Dhakshinamoorthy and Hitesh Chhabra and Ajaya K Nayak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.00230},
year = {2026}
}