具有各种拓扑的斯格明子自旋结构的自旋极化扫描隧道显微镜表征

在实验中正确识别拓扑磁对象是一个重要问题。在本工作中，我们通过执行自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）计算，报告了在(Pt$_{1-x}$Ir$_{x}$)Fe/Pd(111)超薄磁性薄膜中对具有各种拓扑荷（$Q=-3,-2,-1,0,+1,+2$）的亚稳态斯格明子自旋结构的表征。我们发现，垂直于平面的磁化针尖已经能够根据不同斯格明子结构的对称性产生截然不同的SP-STM衬度。通过研究结构周边自旋面内角的变化，我们的工作还建立了面内SP-STM衬度与斯格明子拓扑之间的关系，该变化可用局部涡度或环绕数的线密度来表征。对于在整个斯格明子区域表现出局部涡度均匀符号的自旋结构，我们证明了：$|Q|$ 可以从任意面内磁化针尖获取的单张SP-STM图像中确定；面内针尖磁化旋转提供 $Q$ 的符号，且独立于隧道结中的有效自旋极化符号。我们还讨论了局部涡度变号的情况。最后，通过增加PtIr覆盖层中的Ir含量，我们发现出现了一个次级外环面内SP-STM衬度，这表明存在吸引性斯格明子或反斯格明子。