多铁性氧化物超晶格中热可配置的多阶极性斯格明子
材料科学
2026-01-12 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
低维铁电体中的极性拓扑结构已成为高密度信息存储和神经形态计算的多功能平台。虽然低阶拓扑态（如涡旋和斯格明子）已被广泛研究，但高阶极性拓扑家族由于其更高的能量需求和有限的稳定化方法而仍未被充分探索。在此，我们使用基于铁酸铋(BFO)的多铁性超晶格作为模型系统，通过相场模拟展示了一种热调制策略，该策略可稳定多阶极性斯格明子，并实现其拓扑阶的可逆调控。研究发现，温度调制驱动系统从极性孤子态经历1π-、2π-、3π-和4π-斯格明子态，闭合的加热-冷却路径分析揭示了2π-斯格明子具有最宽的热稳定窗口（高达600 K）。利用这种鲁棒性，在BFO中掺杂2%的Sm降低了转变温度，从而实现了2π-斯格明子的室温稳定。这些发现丰富了对多阶极性拓扑结构的基本理解，并为在实际存储器件中实现可变阶拓扑构型建立了一种可调谐策略。
引用
@article{arxiv.2601.05950,
title = {Thermally Configurable Multi-Order Polar Skyrmions in Multiferroic Oxide Superlattices},
author = {Kefan Liu and Yuhui Huang and Xiangwei Guo and Yongjun Wu and Juan Li and Zijian Hong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.05950},
year = {2026}
}
备注
5 figures, 19 pages