近日，物理与电子工程学院赵国平教授与中国科学院宁波材料技术与工程研究员夏卫星课题组合作，在应用物理学顶级期刊《Applied Physics Letters》上发表表题为“Spin-reorientation transition induced magnetic skyrmion in Nd2Fe14B magnet”的研究论文，并被评选为本期的封面文章。该论文以四川师范大学物理与电子工程学院为第一单位，2017级研究生肖尧为第一作者，夏卫星研究员和赵国平教授为通讯作者。

 图1  本期APL封面图.

 由于磁斯格明子独特的涡旋状自旋结构，导致其具有非平庸拓扑特性，因此它具有新奇拓扑物性。同时，磁斯格明子除了具有拓扑稳定性还具有粒子性, 可以作为储存器的基本存储单元，为赛道存储提供了可能性，并且驱动着下一代的非易失性存储器件的发展。它的最小尺寸甚至可达 3 nm, 在相同有效存储体积中，相比当前传统的磁畴存储技术存储密度将提高至少一到两个数量级。并且由于特殊的磁结构，容易与传导电子发生相互作用，相比于传统的驱动磁畴所需电流密度要小五个数量级。因此采用斯格明子作为存储单元的储存器具有驱动电流小，密度高，且具有非易失性等优势。现阶段的研究已经初步发现一系列磁斯格明子材料, 并证明能够通过电流操控室温下稳定的磁性斯格明子, 但是室温下单个斯格明子的精确产生、湮灭以及探测在实验上仍具有挑战性。

图2  不同温度下Nd2Fe14B的磁化过程的原位观察.

本文，利用 Nd2Fe14B 的自旋再取向效应通过调控温度和磁场诱导磁斯格明子的出现。原位观察到磁化过程中，大多数反向畴逐渐收缩成条形畴并突然消失，最终达到饱和状态。但随着温度的降低，改变了磁体的内秉性质，导致各向异性与饱和磁化的增加，使得饱和场随着温度的降低而增加。在此基础上，提出了利用元素掺杂的方法调控磁体的内秉参数，可在掺杂磁体中观察到密度相对较高的磁斯格明子。这一发现展示了在普通稀土永磁材料中产生斯格明子的可行性。

 图3  Nd2Fe14B中磁泡及磁斯格明子的自旋结构.

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0022270