中心对称磁性薄膜中双斯格明子的稳定性

受中心对称磁性薄膜中双斯格明子观测实验的启发（Yu等人，Nature Communications 2014；Wang等人，Advanced Materials 2016），我们通过解析与数值方法研究了有限厚度薄膜中双斯格明子的稳定性，考虑了最近邻交换相互作用、垂直磁各向异性（PMA）、偶极-偶极相互作用（DDI）以及原子晶格的离散性。双斯格明子由拓扑荷 $Q=2$、空间尺度 $\lambda$ 以及另一个可解释为背景均匀磁化中 $Q=2$ 拓扑缺陷内两个 $Q=1$ 斯格明子间距的独立长度 $d$ 来表征。我们发现，在具有足够原子层数 $N_{z}$ 的薄膜中，当PMA与DDI之比处于一定范围内时，磁场可稳定 $d$ 量级为 $\lambda$ 的双斯格明子。双斯格明子的形状通过对 $1000\times1000\times N_{z}$ 原子晶格中相互作用自旋能量的数值最小化得到。当 $d$ 小于铁磁畴壁宽度时，其形状接近于Belavin-Polyakov模型的精确解。我们计算了双斯格明子的磁矩，并讨论了实验中产生双斯格明子的方法。