全磁性石墨烯异质结构中多种拓扑自旋纹理的涌现
材料科学
2026-03-12 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
磁性脉冲星，如天体系和双极子，具有巨大的潜力用于基础研究和自旋电子学应用。由于高可调性、增强功能和微型化，稳定化和控制原子薄片石墨烯材料中的拓扑自旋纹理受到广泛关注。本文提出了一种基于第一性原理的高效自旋螺旋方法，用于将集体模型中的磁相互作用映射到任意晶格对称性（如六角晶格和蜂窝晶格）。使用从第一性原理参数化的原子自旋模型，我们预测在一种可实验实现的全磁性石墨烯异质结构 FeGeTe/CrGeTe（FGT/CGT）中出现多种拓扑自旋纹理。有趣的是，FGT 层偏好垂直磁化，而 CGT 层则偏好平面晶体磁各向异性。由于界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI），在零场下形成的FGT层中发生N\'eel型纳米尺度天体系，而在CGT层中可以通过交换失配与DMI的相互作用共存纳米尺度双极子和反双极子。在我们采用集体方法后，我们揭示了六角形和蜂窝几何形状中存在显著的离散化效应。特别是，我们展示了在蜂窝上消除几何交换失配对脉冲星势垒和锁定能量的显著影响。这些基本结果不仅突显了在离散模型中进行拓扑磁性自旋模拟的重要性，尤其是在二维材料中，还可能为基于原子薄片石墨烯异质结构的脉冲星器件铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2408.15974,
title = {Emergence of multiple topological spin textures in an all-magnetic van der Waals heterostructure},
author = {Moritz A. Goerzen and Tim Drevelow and Hendrik Schrautzer and Soumyajyoti Haldar and Stefan Heinze and Dongzhe Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.15974},
year = {2026}
}
备注
16 pages, 11 figures