非共线反铁磁体中自旋摆线的形态发生

具有连续旋转对称性（CRS）的自旋系统中的图案形成，为研究凝聚态物理中涌现的复杂磁相和拓扑缺陷提供了一个强大的平台。然而，对其的理解及其与非常规磁序的关联，以及高分辨率纳米尺度成像，都具有挑战性。在此，我们采用扫描NV磁力测量法，在（111）取向的BiFeO$_3$（一种非共线反铁磁体）的单个铁电畴内，揭示了自旋摆线在局部和全局尺度上的形态发生，最终形成了玻璃态迷宫图案。我们发现，局域取向的摆线畴通过一系列拓扑缺陷相互连接，并展现出第一性原理计算预测的各向同性能量景观。我们提出，（111）面内自旋摆线传播方向的CRS驱动了迷宫图案及相关拓扑缺陷（如反铁磁斯格明子）的形成。出乎意料的是，将生长态的铁电极化从[$\bar{1}$$\bar{1}$$\bar{1}$]反转为[111]会诱导一个磁相变，破坏迷宫图案并产生一个确定性的、非易失的非摆线、均匀磁化态。这些发现突显了（111）取向的BiFeO$_3$不仅对于研究图案形成这一迷人课题很重要，而且也可被用作在反铁磁自旋电子学领域集成新型拓扑缺陷的理想平台。