論文の概要: Impact of the honeycomb spin-lattice on topological magnons and edge states in ferromagnetic 2D skyrmion crystals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.02192v2
• Date: Wed, 23 Jul 2025 11:35:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-24 14:06:49.301027
• Title: Impact of the honeycomb spin-lattice on topological magnons and edge states in ferromagnetic 2D skyrmion crystals
• Title（参考訳）: 強磁性2Dスカイミオン結晶のトポロジカルマグノンとエッジ状態に及ぼすハニカムスピン格子の影響
• Authors: Doried Ghader, Bilal Jabakhanji,
• Abstract要約: マグノンはブラベイス格子上に安定化された2次元(2次元)強磁性(FM)スカイミオン結晶(SkX)で集中的に研究されている。 ハニカム格子から生じる特異なマグノニクストポロジーの特徴を明らかにする。 これらの知見は、非線型スピンテクスチャにおけるマグノンのトポロジー形成における格子幾何学の重要な役割を浮き彫りにした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Magnons have been intensively studied in two-dimensional (2D) ferromagnetic (FM) skyrmion crystals (SkXs) stabilized on Bravais lattices, particularly triangular and square lattices, where the first two magnon gaps are topologically trivial and do not support topological edge states (TESs). Meanwhile, the third gap can host TESs, which may be trivialized through field-induced topological phase transitions (TPTs), enabling controlled magnonic edge transport. However, the magnon topology in non-Bravais spin lattices remains largely unexplored. In this work, we theoretically investigate the influence of the honeycomb lattice structure on magnon band topology and associated TESs in FM SkXs, employing realistic parameters for monolayer CrI$_3$ and CrBr$_3$. We reveal unique magnonic topological features arising specifically from the honeycomb lattice. Characteristic magnon modes, such as elliptical and triangular distortion modes, acquire nontrivial Chern numbers, contrasting their trivial counterparts in triangular-based SkXs. Moreover, the second magnon gap in honeycomb-based SkXs consistently hosts TESs at low magnetic fields, unlike triangular SkXs. These TESs can be trivialized above a critical magnetic field. Conversely, the third gap is generally trivial at higher magnetic fields but becomes topological at low fields only when the SkX periodicity falls below a critical threshold dependent on Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) strength and magnetic anisotropy. Our study further demonstrates a rich magnonic topological phase diagram accessible by magnetic fields, potentially enabling selective control of low-energy chiral edge modes. These findings underscore the pivotal role of lattice geometry in shaping the topology of magnons in noncollinear spin textures.
• Abstract（参考訳）: マグノンは、2次元(2次元)強磁性(FM)スカイミオン結晶(SkXs)において、ブレーヴェ格子、特に三角形と正方形格子で安定化され、最初の2つのマグノンギャップは位相的に自明であり、位相的エッジ状態(TESs)をサポートしていない。 一方、第3のギャップは、磁場誘起トポロジカル位相遷移(TPT)を通じて自明化され、制御されたマグノンエッジ輸送を可能にするTESをホストすることができる。 しかし、非ブラヴェススピン格子のマグノントポロジーはほとんど探索されていない。 本研究では,ハニカム格子構造がFM SkXのマグノンバンドトポロジーおよび関連するTESに与える影響を理論的に検討し,単層CrI$_3$およびCrBr$_3$に対する現実的パラメータを用いた。 ハニカム格子から生じる特異なマグノニクストポロジーの特徴を明らかにする。 楕円および三角形の歪みモードのような特徴的なマグノンモードは、非自明なチャーン数を取得し、三角ベースのSkXでそれらの自明なモードと対比する。 さらに、ハニカムベースのSkXにおける第2のマグノンギャップは、三角形のSkXとは異なり、常に低い磁場でTESをホストしている。 これらのTESは臨界磁場の上に自明化することができる。 逆に、第3のギャップは一般的に高磁場では自明であるが、SkX周期性がDMI(Dzyaloshinskii-Moriya interaction)強度と磁気異方性に依存する臨界しきい値以下になると、低磁場では位相となる。 本研究は,低エネルギーキラルエッジモードの選択的制御を可能にするため,磁場によりアクセス可能な豊富なマグノニクス位相図を示す。 これらの知見は、非線型スピンテクスチャにおけるマグノンのトポロジー形成における格子幾何学の重要な役割を浮き彫りにした。

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