通过调控MFM探针尖端的杂散场，成功实现了skyrmion的可控形成与擦除的过程，并首创构建了具有相反拓扑电荷（S = ±1）的skyrmion共存态，即拓扑skyrmion结（TSJ）。这一技术有望为基于skyrmion的存储设备引入全新的二进制位表示方法，为自旋电子学领域的发展注入新的活力。

　　拓扑磁性结构作为未来自旋电子器件的有前景候选者，展现出独特的性能，有望颠覆信息存储与处理领域。其中，磁性skyrmions因其优越的稳定性、小尺寸以及对外部操控具有可调响应而被广泛应用于不同的自旋电子器件，包括轨道存储器、逻辑门和神经形态计算等领域。尽管已有多种宏观方法（例如施加外部刺激，包括应变、电场、热效应及激光脉冲等）被用于调节skyrmions的性质，但使用微观方法对不同拓扑荷电荷的拓扑孤子进行操控仍未得到充分探索。如果能够实现对局域拓扑电荷的调控，就可以构建出特殊的skyrmions异质结构，从而推动自旋电子学的发展。

　　2作为一种2D vdW室温铁磁体，为研究和工程化具有磁性斯格明子的拓扑纹理提供了一个有前景的平台。本工作通过MFM技术，成功实现了斯格明子晶格的绘制、擦除和定制。此外，通过构建TSJs，展示了其在提高电子传输效率和降低器件电阻方面的潜力。这些结果不仅为Fe3GaTe2作为存储器件的应用提供了潜力，而且为基于斯格明子的自旋电子器件的发展提供了新的见解。2. Park: 请叙述下您的研究将会如何被使用?

　　本研究首次通过MFM技术成功构建了具有相反拓扑电荷（S = ±1）的skyrmion共存态，这一发现为未来开发具备二进制存储和高效传输功能的存储器件提供了新的设计思路。研究者可以基于这一技术，进一步推动新型存储器件的开发，特别是那些利用拓扑磁性结构的存储技术。

　　磁力显微镜(MFM)可以精确检测样品表面的磁畴分布，广泛用于表征各种材料在纳米尺度上的磁性特性。在测量中，可通过两次扫描获得磁性和形貌信息：第一次扫描使用非接触模式来检测样品的表面形貌；第二次扫描让磁性探针抬起一定的高度，并按样品表面起伏轨迹，通过测量悬臂振荡的振幅和相位来生成MFM图像，在磁信号的获取中消除了表面形貌的影响。在本工作中，在第一次扫形貌时通过调节setpoint值增加磁性针尖对样品的影响，利用针尖的杂散场对样品本身的磁性结构进行切割，同时在第二次扫描中获取切割后的信号，由此实现迷宫畴到skyrmion状态的变化。

　　Park原子力显微镜在研究中非常关键，因为它为我们提供了高精度的磁性表征技术。MFM技术能够在纳米尺度上无损地获取样品表面的磁性结构图像，为研究磁性skyrmions的形成、操控及相互作用提供了重要的实验工具。通过MFM技术，我们能够对不同拓扑电荷的skyrmion进行定制和操控，这对于探索自旋电子器件的发展具有重要意义。

　　拓扑磁性结构作为未来自旋电子器件的有前景候选者，展现出独特的性能，有望颠覆信息存储与处理领域。其中，磁性skyrmions因其优越的稳定性、小尺寸以及对外部操控具有可调响应而被广泛应用于不同的自旋电子器件，包括轨道存储器、逻辑门和神经形态计算等领域。尽管已有多种宏观方法（例如施加外部刺激，包括应变、电场、热效应及激光脉冲等）被用于调节skyrmions的性质，但使用微观方法对不同拓扑荷数的拓扑孤子进行操控仍未得到充分探索。如果能够实现对局域拓扑电荷的调控，就可以构建出特殊的skyrmions异质结构，从而推动自旋电子学的发展。

　　由于其独特的物理特性，如巨隧道磁阻效应和强自旋轨道耦合，使二维范德华铁磁材料成为自旋电子学研究中备受青睐的理想平台。近年来，包括Cr2

　　3、FenGeTe2（n = 3、4或5）和CrTe2在内的多种材料已被证实能够产生磁性skyrmion。Fe3GaTe2作为一种在室温下表现出铁磁性和拓扑霍尔效应的材料，为室温稳定操控skyrmion提供了可能，也为实现基于skyrmion自旋结构的拓扑工程提供了理想的实验平台。文章利用MFM技术，在Fe

　　2材料中成功实现了对skyrmions的精细操纵，并取得了较高的操控精度。研究者通过精细调控MFM探针尖端的杂散场，成功实现了skyrmion的可控形成与擦除的过程，并首创构建了具有相反拓扑电荷（S = ±1）的skyrmion共存态，即拓扑skyrmion结（TSJ）。这一技术有望为基于skyrmion的存储设备引入全新的二进制位表示方法，为自旋电子学领域的发展注入新的活力。进一步的研究表明，特殊的TSJ结构不仅提高了电子的传输效率，降低了器件电阻，而且还是作为二维异质结的组成材料，能够利用其周期性局域磁场和拓扑电荷的近邻效应来调控实现奇异超导量子态等。此外，TSJ随着磁场的变化揭示了具有不同拓扑电荷的skyrmions晶格会表现出截然不同的拓扑特性。

　　米烁，中国人民大学物理学院低维量子材料与扫描探针显微学课题组的在读博士研究生，其导师是程志海教授。目前的主要研究方向为二维材料的电学和磁学性质的原子力显微镜研究。在校期间，参与中国人民大学“求是学术-栋梁”项目，以第一作者在Nano Letters，Nanoscale等期刊发表论文3篇。

　　讲座题目：基于开尔文探针力显微镜（KPFM）的二维材料表面电学性质的研究。

　　显微镜的一种功能化应用模式，属于静电力显微镜（EFM）技术的分支，广泛应用于研究各种导电或半导电样品的电表面性质。KPFM能够提供局部表面电势分布的定量结果，进校准还可以获取样品的功函数信息。

　　研究团队利用KPFM技术进行了多种二维材料的表面电学性质的研究，例如，系统地研究SiO2表面和MoS2/SiO2

　　2的应变诱导结构和性质；此外，还探究了转角双层石墨烯（tBLG）转角相关功函数等等。KPFM技术在这些研究中的应用，展示了其对二维材料表面电学性质的精确测量和辅助作用，为进一步理解和设计基于二维材料的新型电子器件提供了重要的实验依据。这些成果不仅加深了我们对材料表面电势分布的理解，也为开发更高效的电子元件、能源器件等应用领域的研究提供了新视角。讲座日期：

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