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Chiral skyrmions in cubic helimagnet films: The role of uniaxial anisotropy

机译：立方螺旋磁铁薄膜中的手性Skyrmion：单轴各向异性的作用

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This paper reports on magnetometry and magnetoresistance measurements of MnSi epilayers performed in out-of-plane magnetic fields. We present a theoretical analysis of the chiral modulations that arise in confined cubic helimagnets where the uniaxial anisotropy axis and magnetic field are both out-of-plane. In contrast to in-plane field measurements [Wilson et al., Phys. Rev. B 86,144420 (2012)], the hard-axis uniaxial anisotropy in MnSi/Si(111) increases the energy of (111)-oriented skyrmions and in-plane helicoids relative to the cone phase, and it makes the cone phase the only stable magnetic texture below the saturation field. While induced uniaxial anisotropy is important in stabilizing skyrmion lattices and helicoids in other confined cubic helimagnets, the particular anisotropy in MnSi/Si(111) entirely suppresses these states in an out-of-plane magnetic field. However, it is predicted that isolated skyrmions with enlarged sizes exist in MnSi/Si(111) epilayers in a broad range of out-of-plane magnetic fields. These results reveal the importance of the symmetry of the anisotropies in bulk and confined cubic helimagnets in the formation of chiral modulations, and they provide additional evidence of the physical nature of the A-phase states in other B20 compounds.
机译：本文报道了在平面外磁场中进行的MnSi外延层的磁测量和磁阻测量。我们对单立方各向异性轴和磁场都在平面外的密闭立方helimagnets中发生的手性调制进行了理论分析。与平面内野外测量相反[Wilson等，Phys。 Rev. B 86,144420（2012）]，MnSi / Si（111）中的硬轴单轴各向异性相对于锥相增加了（111）取向的天空离子和面内螺旋体的能量，从而使锥在饱和场以下相位唯一稳定的磁性组织。尽管诱导的单轴各向异性在稳定其他约束立方helimagnets中的卷角晶格和螺旋体方面很重要，但MnSi / Si（111）中的特定各向异性在面外磁场中完全抑制了这些状态。然而，据预测，在大范围的平面外磁场中，MnSi / Si（111）外延层中存在具有增大尺寸的孤立的天体。这些结果表明，在手性调节剂的形成中，本体和受限立方六面体的各向异性的对称性很重要，它们为其他B20化合物中A相态的物理性质提供了额外的证据。

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