斯格明子在二维周期衬底上运动的量子化输运

我们利用基于粒子的斯格明子模型模拟，研究了斯格明子在二维周期衬底上运动的动力学和速度 - 力曲线，重点是非耗散 Magnus 项的作用。在过阻尼极限下，斯格明子解钉扎进入霍尔角为零的滑动状态。当包含 Magnus 项时，在没有衬底的情况下霍尔角不为零。在周期衬底上，霍尔角随驱动振幅变化。由于衬底对称性，霍尔角不随驱动连续变化，而是在斯格明子速度分量垂直和平行于驱动方向的比值为有理数时形成一系列离散台阶，此时斯格明子运动在固定的驱动振幅区间内锁定到衬底的对称方向。在每个台阶上，霍尔角恒定且斯格明子运动有序。锁定相之间的跃迁在速度 - 力曲线中产生明显的尖点以及负微分迁移率区域。可观测的锁定台阶数量随 Magnus 项相对强度的增加而增加。我们发现了一种霍尔角超过洁净极限值的过冲现象，以及一种斯格明子在衬底上比在洁净样品中运动更快的加速效应。这些效应对于不同类型的周期衬底都是稳健的。通过一个斯格明子与单个钉扎点相互作用的简单模型，我们可以捕捉霍尔角的行为。Magnus 项导致斯格明子轨道在穿过钉扎点时产生曲率，从而产生随驱动增加而减小的侧步现象。当 Magnus 项很大时，允许斯格明子被钉扎点捕获的碰撞参数范围很小，这是强 Magnus 力效应减少斯格明子系统中钉扎的原因之一。