磁性多层薄膜中的混合斯格明子是半整数霍普夫子

斯格明子是手性自旋纹理，因其新颖的物理特性以及作为自旋电子学信息载体的潜在应用而引起了广泛的研究兴趣。其稳定性使其具有潜在的应用价值，这源于其底层的拓扑结构。斯格明子最初是在缺乏反演对称性的晶体材料中被预测和观察到的，而多层薄膜是斯格明子最有前景的宿主系统之一，在这些薄膜中，斯格明子已在环境条件下稳定存在，这对于其在现实设备中的应用至关重要。在多层薄膜中发现的斯格明子具有额外的三维结构，其畴壁螺旋度穿过薄膜厚度，形成一种混合斯格明子，由布洛赫型核心和表面处具有相反手性的奈尔型帽组成。在这项工作中，我们表明这种三维结构产生了额外的纽结拓扑结构，为其在环境条件下的非凡稳定性提供了解释。我们证明，混合斯格明子可以被描述为半整数霍普夫子，并且它们的场线具有霍普夫纤维丛的纽结结构。此外，我们表明，部分扭曲的混合斯格明子的拓扑电荷可以与表面处的畴壁螺旋度相关联，为将实验测量与底层拓扑结构联系起来提供了一种直接的方法。