螺旋多铁性体中的半子、 hedgehog 与磁电切换

在螺旋多铁性体中，磁性诱导铁电性，因此为通过电场切换磁比特的新型存储器件带来了希望。然而，这种通过电场移动磁畴壁的切换过程目前仍知之甚少。我们发现多铁性畴壁包含带有大量拓扑缺陷的半子（half-skyrmion）弦阵列，这些缺陷深刻影响畴壁动力学。最低能量畴壁具有交替的半子拓扑荷，并像相对论性有质量粒子一样运动，其速度受磁振子速度限制。在畴成核过程中，出现具有非交替半子荷的畴壁。此类缺陷导致一种奇特的非局域动力学，即系统中所有自旋均发生旋转，且畴壁迁移率受到抑制。半子弦具有类似于 Bloch 点的 0D hedgehog 缺陷，将畴壁钉扎在晶格上。磁电切换与各种拓扑缺陷及非局域自旋动力学之间这种迷人的相互作用，为自旋的电学操控开辟了新的平台。