蜂窝状自旋晶格对二维铁磁性斯格明子晶体中拓扑磁振子及边缘态的影响

该团队从理论上研究了在二维蜂窝晶格上稳定的尼尔型铁磁斯格明子晶体中磁子能带拓扑及相关拓扑边缘态,所用参数与单层CrI3相关。通过随机Landau-Lifshitz-Gilbert模拟和离散Holstein-Primakoff玻色化方法,研究人员分析了蜂窝自旋晶格结构对磁子谱的影响,并与广泛研究的三角自旋晶格斯格明子体系形成对比。研究揭示了蜂窝晶格特有的拓扑特征:某些特征磁子模式(如椭圆畸变模式和三角畸变模式)获得了三角晶格体系中不存在的非零陈数。尤为重要的是,与基于三角晶格的预测相反,研究发现逆时针呼吸磁子间隙仅在较大Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)强度下表现拓扑行为,其普遍性随DMI减弱而消失;而第二磁子间隙则在所有研究的DMI和磁场范围内始终存在稳健的拓扑边缘态,并在临界场强处通过磁场诱导的拓扑相变闭合。该工作进一步发现了磁子拓扑的惊人多样性,识别出由磁场驱动斯格明子变形产生的65种不同拓扑磁子相。这些发现深刻揭示了晶格几何结构在非共线自旋纹理中塑造磁子拓扑的关键作用。

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