磁斯格明子是一種非共線磁渦旋結(jié)構(gòu)并受拓撲保護的準(zhǔn)粒子。磁斯格明子因其可做到納米尺寸、非易失且易驅(qū)動，被認為在下一代自旋電子學(xué)器件如信息存儲、邏輯運算或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域?qū)�扮演重要角色。磁斯格明子的形成通常是由使磁矩傾向于垂直排列的反對稱交換耦合（Dzyaloshinskii-Moriya interaction，DMI）引起的。同時，DMI也是凝聚態(tài)物理等基礎(chǔ)科學(xué)研究中的重要物理相互作用，因而DMI和磁斯格明子的研究已成為自旋電子學(xué)領(lǐng)域、量子材料研究的熱點。 .ET;wK  
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DMI的出現(xiàn)要求打破磁性材料的空間反演對稱性及強的自旋軌道耦合作用（spin-orbital coupling，SOC）。因此，目前實驗上大多利用磁性薄膜和具有強SOC的重金屬薄膜形成異質(zhì)結(jié)來誘導(dǎo)出大的DMI，實現(xiàn)磁斯格明子態(tài)，這些材料在實際應(yīng)用過程中仍存在著如何保證磁斯格明子的室溫穩(wěn)定性、可控讀寫和高密度等亟需解決的問題。隨著二維鐵磁性薄膜的發(fā)現(xiàn)，二維材料在自旋電子中的應(yīng)用越來越受到重視，人們期待能在新材料中實現(xiàn)室溫穩(wěn)定可控的磁斯格明子。然而，目前已制備出的二維鐵磁材料如CrI3，VSe2和Fe3GeTe2等單層薄膜，由于其晶體結(jié)構(gòu)非對稱性約束，導(dǎo)致無法產(chǎn)生DMI，限制了其在磁斯格明子領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，探究出如何才能在二維磁性材料中誘導(dǎo)出大的DMI，并實現(xiàn)對磁斯格明子態(tài)的調(diào)控十分重要。 `4}!+fXQ  
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近年來，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所量子功能材料團隊研究員楊洪新致力于磁斯格明子材料的研究[Nature Materials 17, 605 (2018); Nature Nanotechnology 11, 449 (2016); Physical Review Letters 124, 217202 (2020); Physical Review Letters 115, 267210 (2015); Physical Review B 101, 184401 (2020); Physical Review B 102, 094425 (2020)等]。近期，科研人員提出利用二維多鐵材料內(nèi)稟的Rashba效應(yīng)，不僅可以誘導(dǎo)出大的DMI，而且能實現(xiàn)電場調(diào)控磁斯格明子。該研究開辟了二維材料中通過多鐵性實現(xiàn)磁斯格明子的一體化電學(xué)調(diào)控新領(lǐng)域。相關(guān)研究成果以Electrically switchable Rashba-type Dzyaloshinskii-Moriya interaction and skyrmion in two-dimensional magnetoelectric multiferroics為題，以Rapid Communication的形式發(fā)表在Physical Review B上。 ?RpT_
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研究發(fā)現(xiàn)，在具有垂直電極化的二維多鐵材料中，其自發(fā)電偶極矩導(dǎo)致的電勢差會在薄膜中產(chǎn)生強的Rashba效應(yīng)，可使傳導(dǎo)電子在磁性原子間傳遞DMI，而不要額外的重金屬元素來提高材料的SOC。利用二維多鐵材料的磁電耦合，通過外加電場使電極化矢量翻轉(zhuǎn)的同時也可實現(xiàn)DMI手性的翻轉(zhuǎn)，如圖1（a）所示。利用二維多鐵材料的這一特性，可在單一的二維多鐵材料中實現(xiàn)可相互轉(zhuǎn)換的具有不同手性和極性的磁斯格明子態(tài)，如圖1（b）所示。這可為利用磁斯格明子實現(xiàn)多態(tài)存儲提供了新思路。為實現(xiàn)以上構(gòu)想，科研人員研究了CrN單層薄膜等多種二維多鐵材料。通過第一性原理計算發(fā)現(xiàn)，CrN單層薄膜中出現(xiàn)了DMI，大小達到了3.74meV /f.u.。通過分析DMI的能量來源發(fā)現(xiàn)（圖2（a）），CrN單層薄膜的DMI相關(guān)能量主要來自Cr原子。進一步分析CrN單層薄膜能帶的Rashba分裂發(fā)現(xiàn)，由簡單的Rashba模型出發(fā)計算的DMI系數(shù)和直接從第一性原理計算得到的DMI是一致的（圖2（b）～（c））。這些分析表明，CrN單層薄膜中的DMI是由體系Rashba效應(yīng)導(dǎo)致的。利用計算的DMI等磁性參量，科研人員通過微磁模擬確認了在CrN單層薄膜可以實現(xiàn)磁斯格明子態(tài)。此外，科研人員研究了電場對CrN單層薄膜的結(jié)構(gòu)和磁性性質(zhì)調(diào)控（圖3），發(fā)現(xiàn)通過外加電場可實現(xiàn)CrN單層薄膜的DMI大小和手性翻轉(zhuǎn)。綜合以上研究，科研人員提出了在CrN單層薄膜中可以實現(xiàn)電場對磁斯格明子的翻轉(zhuǎn)調(diào)控。 .?I!/;=[  
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