几何约束的Skyrmion

Skyrmion是具有纳米尺度的手性旋涡磁化结构。这些结构因其拓扑稳定性及在纳米器件中颇具前景的适用性（可被自旋极化电流驱动位移）而备受关注。然而，要在器件中全面实现skyrmion，还必须对其几何位置加以控制。本文中我们展示，通过在宿主材料中引入厚度调制，可将三维skyrmion约束于期望区域。我们利用微磁有限元模拟研究了矩形FeGe薄片中的skyrmion结构。首先，我们建立了最小能量磁态作为外磁场强度与薄膜厚度函数的相图。基于该认识，我们通过引入厚度减小的点状“口袋”在材料中生成skyrmion的优先位点。我们展示这些口袋可作为skyrmion的钉扎中心，从而实现对skyrmion位置的几何控制。该控制使得skyrmion稳定于其原本无法达到的位置与构型。我们的发现可能对以skyrmion作为信息单元、沿赛道型移位寄存器器件位移的技术应用具有启示意义。