自旋波与拓扑磁涡旋间相互作用问题一直以来是磁学领域的研究热点。这一方面源于其自身丰富新奇的物理内涵。另一方面在于其在磁子技术开发层面（如：发展基于磁子的无电荷计算系统）的巨大潜力。针对基于磁子的信息传输和处理，相关磁子器件（如：逻辑门和存储器）需通过自旋波导管串联形成网路。导管中自旋波与磁子器件间的交互过程决定了磁子信号的处理。因此，本文重点考虑了相较孤立纳米圆盘内本征的radial-mode和azimuthal-mode自旋波激发更具现实意义的巡游自旋波，并系统研究了其与磁涡旋间的相互作用。

结合解析推导和数值计算，本文首先揭示了磁涡旋对磁子的强skew散射（即topological magnon Hall effect），相对较弱的对称性侧偏转和背向反射。其中skew散射仅限于涡核区域且其方向取决于涡核极性。侧偏转则主要发生在核外区域。偏转程度随离核距离增大而减小（见图1）。进一步分析表明，三类散射分别起源于磁涡旋自带的拓扑性，涡旋内部的能量密度分布和自旋波与涡核间线性动量转移力矩效应。另一方面，通过追踪涡核运动轨迹和快速傅里叶变换分析，发现了自旋波冲击下涡核的两种平动模：内秉的正圆模和受迫的椭圆模[见图2(a)]。两种模分别归因于净磁子自旋转移矩（magnonic STT）和振荡性magnonic STT效应并在频域内均展现显著的共振现象。其间的非线性耦合更可导致频率梳的产生[见图2(b)]。

图1：磁涡旋内自旋波的skew散射（黑色虚线间区域）和对称性侧偏转（白色实线）。

图2：(a) 自旋波冲击下涡核内秉的正圆模（蓝色实线）和受迫的椭圆模（红色实线）。

(b) 正圆模与椭圆模间非线性耦合产生的频率梳。

基于“巡游自旋波 Vs. 磁涡旋”相互作用，本文进一步提出了基于磁涡旋的新型磁子阀。通过调控涡核的位置，实现了高开关比的自旋波透射调控[见图3(a)]和任意相移的相位调控，并揭示了累积自旋波相移与路径磁化非均匀性（由所经路径自旋非共线程度和非共线自旋空间跨度两方面因素共同确定）间的一般规律——一个单调递增的函数关系[见图3(b)]。通过对比不同路径磁化内自旋波传播情况，发现相移源于非均匀磁化内增大的波长（或更快的波速）。

图3：(a) 磁子阀的开关调控。(b) 不同外场（对应不同路径磁化分布）下的自旋波相移。

本文工作有助于深化我们对于“自旋波 Vs. 拓扑自旋结构”相互作用的理解并促进磁子器件的发展。

该项研究得到了国家自然科学基金，国家重点研发计划等项目的资助。

论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.107.214418