磁性隧道结上的斯格明子：编织量子输运与微磁学

在过去的二十年中，非平庸磁织构，特别是磁性斯格明子家族，因其基础研究兴趣和多种可能的应用而被广泛探索。考虑到斯格明子织构在磁性隧道结（Sk-MTJ）上可能带来的技术和科学影响，在这项工作中，我们提出了一种基于非平衡格林函数（NEGF）的Sk-MTJ描述，涵盖Néel型和Bloch型织构，以捕捉不同电压、温度和尺寸下的自旋/电荷电流。我们预测了从Sk-MTJ的均匀层中出现织构化自旋电流，以及自旋扭矩随径向变化、不对称的电压依赖性。我们讨论了基于自旋电流的局域测量来识别Néel型和Bloch型斯格明子（包括其螺旋性）的方法。我们基于透射谱分析描述了具有较小横截面积和较高温度的Sk-MTJ中隧穿磁阻（TMR）的滚降现象。此外，考虑到MTJ缩放的重大影响，我们揭示了全斯格明子（AS）-MTJ（即两个接触层都承载斯格明子）中的缩放效应。我们展示了缩放对TMR、自旋电流和电荷电流的影响，为Sk/AS-MTJ的小型化设计优化提供了途径。我们还引入了一种计算高效、有解析基础的耦合空间-本征NEGF框架，缓解了对于在横向方向上缺乏平移不变性的系统（如Sk/AS-MTJ）必须使用三维NEGF的硬性要求。