高电流下自旋转移矩驱动的磁 skyrmion 运动、形变与不稳定性

在手性磁体中，局域拓扑磁涡旋即磁 skyrmion 可由自旋极化电流驱动。考虑到自旋电子学应用对高速 skyrmion 运动的期望，随着电流强度增大，孤立 skyrmion 会偏离其典型的圆形而发生形变。我们分析自旋转移矩对单个 skyrmion 形状的影响，包括其在绝热增大外加电流强度时的稳定性。对于在远高于畴壁形成临界各向异性的单轴各向异性下的较为紧致的 skyrmion，我们发现高电流密度下 skyrmion 呈现带尾的非圆形，类似流星。反之，对于接近临界各向异性、因而更大更软的 skyrmion，我们观察到存在一临界电流密度，超过后 skyrmion 变得不稳定。我们证明在第二个临界电流密度之上，这类 skyrmion 也能恢复流星解。