手性磁体中由空间各向异性驱动的螺旋、涡旋与刺猬态之间的相变
强关联电子
2021-02-24 v1
摘要
自旋螺旋的叠加可产生拓扑自旋纹理，如二维涡旋与斯格明子，以及三维刺猬态。它们的拓扑性质与空间维度取决于组成螺旋的数量与相对方向。这使得通过控制空间各向异性可实现拓扑自旋纹理之间的相互转换。本文中，我们针对手性磁性金属的有效自旋模型，从理论上研究磁相互作用中各向异性的影响。通过对三重与四重叠加两种情形的变分计算，我们发现各向同性情形下稳定的刺猬态晶格被各向异性畸变，并最终转变为维度降低的其他自旋纹理，如螺旋与涡旋。我们还通过追踪磁单极与反单极的实空间位置以及由非共面自旋纹理产生的 emergent 磁场，阐明了拓扑性质的变化。我们的结果表明，在手性材料中可通过单轴压力与化学替代等方式实现对拓扑自旋纹理的可能调控。
引用
@article{arxiv.2010.16187,
title = {Phase transitions between helices, vortices, and hedgehogs driven by spatial anisotropy in chiral magnets},
author = {Kotaro Shimizu and Shun Okumura and Yasuyuki Kato and Yukitoshi Motome},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.16187},
year = {2021}
}