多鐵性Neel型skyrmion體系中新型磁電激發的理論研究

《多鐵性Neel型skyrmion體系中新型磁電激發的理論研究》是依託浙大寧波理工學院，由陳宏波擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多鐵性Neel型skyrmion體系中新型磁電激發的理論研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳宏波
• 依託單位：浙大寧波理工學院

項目摘要

多鐵性Neel型skyrmion是一類最新發現的新穎的多鐵性拓撲結構。多鐵性skyrmion由於其同時體現拓撲保護和磁電耦合特性，其研究有望為自旋電子學帶來革命性的推動，近幾年受到了國際社會的廣泛關注。本項目希望通過建立描述新型多鐵性Neel型skyrmion體系的有效磁電耦合模型，研究該類體系中因動態磁電耦合作用而衍生的新量子現象。我們將基於微觀和唯象兩方面，綜合考慮自旋、軌道、晶格以及拓撲結構等因素，研究各個因素對磁電耦合影響的相對重要性，探索適應於Neel型skyrmion的拓撲磁電耦合機制。基於建立的有效模型，通過解析和數值模擬方法，研究體系的動態磁電耦合問題，揭示其拓撲磁電激發特性，包括電磁振子激發模式和微波區域的非互易方向二色性，努力去揭示和預言一些新奇的量子現象。

結題摘要

多鐵性磁skyrmion是一類拓撲穩定的納米尺寸的自旋織結構，由於其獨特的拓撲性質和可操控性，已成為當前研究焦點並且是構造高效的下一代自旋器件的新興領域。同時，磁skyrmion的自旋激發也引起了人們廣泛的注意力，其在未來磁振子學有潛在的套用。然而，對於廣泛存在的Neel型skyrmion，電場調控skyrmion自旋集體激發還鮮有研究，仍然是一個理論上的難題。在本項目中，我們探討了電場對Neel型skyrmion的自旋激發的可能效應。為此，我們採用了一種電場誘導的Dzyaloshinskii–Moriya相互作用磁電耦合機制。我們證明了Neel型skyrmion晶體中的電致自旋激發，並確定了skyrmion晶體的三個本徵模式。我們預言，通常在微波磁場激發試驗中缺失的高能量的順時針旋轉模式能夠在微波電場試驗中輕易地被觀察到，因為交流電場激發能產生較強的譜線強度。此外，我們還發現，同一個本徵模式被電場和磁場激發遵循相同的選擇定則，這一點與Bloch型skyrmion情形完全不同。這些研究發現將對未來基於skyrmion的磁振子電子學器件利用電場來調控skymion自旋激發提供全新的思路。