零场无阵列天体拓扑结构平台：4d/Co 原子双层膜覆于 Re(0001)
材料科学
2026-02-02 v2
摘要
本文运用第一性密度泛函理论（DFT）结合原子自旋模型，探讨在 Re(0001) 表面生长的三种 4d/Co 原子双层结构（Rh/Co、Pd/Co、Ru/Co）中实现零场无阵列天体拓扑结构的可能性。 our investigation employs an extended atomistic spin model, which goes beyond the standard model by including the multi-spin higher-order exchange interactions (HOI) in addition to the Heisenberg pairwise exchange interaction, Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI), and magnetocrystalline anisotropy energy (MAE). 所有磁性相互作用均通过 DFT 计算得到。基于本模型的自旋模拟得到的相图显示，在无外加磁场情况下，Rh/Co 和 Pd/Co 于 Re(0001) 表面会自发出现无阵列天体拓扑结构。Rh/Co/Re(0001) 中零场无阵列天体拓扑结构的半径约为 6 nm，而 Pd/Co/Re(0001) 中相应天体拓扑结构的半径约为 12 nm。过渡态理论计算表明，天体拓扑结构受到约 150 meV 能垒的保护，这些能垒主要来自 DMI，HOI 贡献较小。能垒的高度表明天体拓扑结构可能在低温实验中被观察到。基于本工作，我们将 4d/Co 双层膜于 Re(0001) 作为实现纳米尺度零场无阵列天体拓扑结构的新平台提出。
引用
@article{arxiv.2510.23236,
title = {Platform for zero-field isolated skyrmions: 4$d$/Co atomic bilayers on Re(0001)},
author = {Moinak Ghosh and Stefan Heinze and Souvik Paul},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.23236},
year = {2026}
}