Non-collinear and non-coplanar spin textures, such as chiral domain walls1 and helical or triangular spin structures2,3, bring about diverse functionalities. Among them, magnetic skyrmions, particle-like non-coplanar topological spin structures characterized by a non-zero integer topological charge called the skyrmion number (Nsk), have great potential for various spintronic applications, such as energy-saving, non-volatile memory and non-von Neumann devices4-7. Current pulses can initiate skyrmion creation in thin-film samples8-10 but require relatively large current densities, which probably causes Joule heating. Moreover, skyrmion creation is localized at a specific position in the film depending on the sample design. Here, we experimentally demonstrate an approach to skyrmion creation employing surface acoustic waves (SAWs); in asymmetric multilayers of Pt/Co/Ir, propagating SAWs induce skyrmions in a wide area of the magnetic film. Micromagnetic simulations reveal that inhomogeneous torque arising from both SAWs and thermal fluctuations creates magnetic textures, with pair structures consisting of a Néel skyrmion-like and an antiskyrmion-like structure. Subsequently, such pairs transform to a Néel skyrmion due to the instability of the antiskyrmion-like structure in a system with interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction. Our findings provide a tool for efficient manipulation of topological spin objects without heat dissipation and over large areas, given that the propagation length of SAWs is of the order of millimetres.

中文翻译：

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通过表面声波产生磁性天rm。

非共线和非共面的自旋纹理（例如手性畴壁1和螺旋或三角形自旋结构2、3）带来了多种功能。其中，磁性天生离子，以称为天生离子数（Nsk）的非零整数拓扑电荷为特征的颗粒状非共面拓扑自旋结构，对于各种自旋电子学应用具有巨大潜力，例如节能，非易失性存储器和非冯·诺依曼装置4-7。电流脉冲可以在薄膜样品8-10中引发天生离子形成，但需要相对较大的电流密度，这可能会导致焦耳热。此外，取决于样品设计，天蝎子的产生被定位在膜中的特定位置。在这里，我们通过实验演示了一种使用表面声波（SAW）创建天琴的方法。在不对称的Pt / Co / Ir多层膜中，传播的声表面波会在磁性膜的大范围内引起天空离子。微磁模拟显示，声表面波和热波动产生的不均匀转矩会产生磁织构，其成对结构由类似Néelskyrmion和antiskyrmion的结构组成。随后，由于在具有界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的系统中类抗Skyrmion结构的不稳定性，此类对转变为Néelskyrmion。鉴于SAW的传播长度约为毫米，因此我们的发现提供了一种有效控制拓扑自旋对象而无散热且在大面积上使用的工具。微磁模拟显示，声表面波和热波动产生的不均匀转矩会产生磁织构，其成对结构由类似Néelskyrmion和antiskyrmion的结构组成。随后，由于在具有界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的系统中类抗Skyrmion结构的不稳定性，此类对转变为Néelskyrmion。鉴于SAW的传播长度约为毫米，因此我们的发现提供了一种有效控制拓扑自旋对象而无散热且在大面积上使用的工具。微磁模拟显示，声表面波和热波动产生的不均匀转矩会产生磁织构，其成对结构由类似Néelskyrmion和antiskyrmion的结构组成。随后，由于在具有界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的系统中类抗Skyrmion结构的不稳定性，此类对转变为Néelskyrmion。鉴于SAW的传播长度约为毫米，因此我们的发现提供了一种有效控制拓扑自旋对象而无散热且在大面积上使用的工具。由于在具有界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的系统中类抗Skyrmion结构的不稳定性，此类对转变为Néelskyrmion。鉴于SAW的传播长度约为毫米，因此我们的发现提供了一种有效控制拓扑自旋对象而无散热且在大面积上使用的工具。由于在具有界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的系统中类抗Skyrmion结构的不稳定性，此类对转变为Néelskyrmion。鉴于SAW的传播长度约为毫米，因此我们的发现提供了一种有效控制拓扑自旋对象而无散热且在大面积上使用的工具。