通过层堆叠在二维范德瓦耳斯磁体中构建磁反斯格明子

磁斯格明子与反斯格明子是在实空间中呈现涡旋自旋纹理的拓扑保护准粒子。反斯格明子相较斯格明子具有一定优势，因其预期具有更高稳定性且可在无横向运动的情况下被电场驱动。然而，与被广泛研究的斯格明子不同，反斯格明子因所需各向异性Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）而鲜有观测。本文提出利用近期已证实的可打破反演对称并产生各向异性DMI条件的二维（2D）材料范德瓦耳斯（vdW）组装。以2D vdW磁体CrI${}_3$为例，基于密度泛函理论（DFT）计算，我们证明该策略是实现反斯格明子的可行平台。将两层具有中心对称性的CrI${}_3$磁性单层进行极性层堆叠，可有效降低对称性，产生支撑反斯格明子的各向异性DMI。该DMI可通过切换源自极性层堆叠的铁电极化而反转，从而实现电场对反斯格明子的调控。此外，我们发现CrI${}_3$的磁晶各向异性和DMI可通过Mn掺杂被有效调制，为控制反斯格明子尺寸提供了可能。利用基于DFT计算参数的原子级自旋动力学模拟，我们预测在Cr${}_{0.88}$Mn${}_{0.12}$I${}_3$双层中形成反斯格明子，并通过极化反转切换其自旋纹理。我们的结果开辟了在2D vdW磁系统中生成并调控磁反斯格明子的新方向。