We discuss a model nonfrustrated magnetoelectric in which strong enough magnetoelectric coupling produces incommensurate magnetic order leading to ferroelectricity. Properties of the magnetoelectric in magnetic field directed perpendicular to wave vector describing the spin helix are considered in detail. Analysis of classical energy shows that in contrast to naive expectation the onset of ferroelectricity takes place at a field $H_{c1}$ that is lower than the saturation field $H_{c2}$. One has $H_{c1}=H_{c2}$ at strong enough magnetoelectric coupling. We show that at H=0 the ferroelectricity appears at $T=T_{FE}<T_N$. Qualitative discussion of phase diagram in $H-T$ plane is presented within mean field approach.
Strong magnetoelastic effect on the magnetoelectric phenomena of TbMn$_{2}$O$_{5}$
对TbMn $_{2}$ O $_{5}$的磁电磁化率($α$)、磁化强度($M$)和磁致伸缩($u$)的比较研究表明,由于场致Tb $^{3+}$自旋取向而引起的$M$的增加在$α(H)$曲线中形成了场不对称的线形,在低温无公度相中很明显,但在整个铁电相中持续存在。电极化、$u$和$M^{2}$变化之间的相关性表示线性关系,明确地显示Tb磁弹性效应对TbMn $_{2}$ O $_{5}$的低场磁电现象的重要作用。一个有效的自由能捕获所观察到的实验功能也建议。
Crystal structure, incommensurate magnetic order and ferroelectricity in mn$_{1-x}$cu$_{x}$wo${_4}$ (x=0-0.19)
我们进行了系统的研究,Cu掺杂对核,磁,介电性能的影响,在Mn $_{1-x}$ Cu $_{x}$ WO $_4$ ${0}\leq{x}\leq{0.19}$通过协同使用不同的技术,即,热容,磁化强度,介电,和中子粉末衍射测量。通过热容量和磁化强度的测量,我们表明,随着铜浓度的增加,磁挫折减少,这导致相称的磁有序的稳定。这进一步验证了温度依赖性的单位晶胞体积的变化来自中子衍射测量,这是由Grüneisen近似建模。介电测量显示在低于约9-10 K的低温相变。此外,磁性细化揭示没有变化低于这个转变,表明可能的自旋翻转转变,这是独特的Cu掺杂系统。从这些综合研究中,我们已经构建了该化合物的磁电相图。
Antiferromagnetic dichroism and Davydov splitting of 3d-excitons in a complex multisublattice magnetoelectric CuB2O4
多铁性材料中磁相变时的时空对称性破缺导致了许多显著的光学效应。我们的高分辨率光谱研究的3d-激子在一个复杂的多亚晶格磁电CuB 2 O 4表明,其中,一个大的反铁磁线性二向色性被观察到这是高度亚晶格敏感的自旋子系统的细微变化。我们证明,发现的线性二向色性与微观上的磁性Davydov分裂激子状态。我们宣布了一种新的磁相变,并认为,一个椭圆形的螺旋结构,而不是一个简单的圆形螺旋线实现的无公度相,这些发现被忽视在以前的研究中,通过光学和其他技术。我们认为,这种光谱方法可以有效地应用于其他材料,揭示磁性结构和相变的隐藏特征。
Interpretation of magnetoelectric phase states using the praphase concept and exchange symmetry
大多数磁电晶体显示复杂的温度-磁场或温度-压力相图,具有交替的反铁磁无公度、磁电和公度相。这种相图的出现是由于相对于不同的序参量的连续磁不稳定性,这些顺序参数通常根据晶体空间群的不同不可约表示(IR)进行变换。因此,为了建立一个现象学理论的相变在这样的磁电一个必须采用几个序参量和假设的各种不稳定性的热力学path. In这项工作中,我们分析了磁电MnWO 4,CuO,NaFeSi 2 O 6,NaFeGe 2 O 6,Cu 3 Nb 2 O 8,α-CaCr 2 O 4,FeTe 2 O 5 Br使用的praphase概念和交换哈密顿的对称性。我们发现,在所有考虑的情况下,出现的磁性结构所描述的IR的进入一个单一的交换多重态,而在MnWO 4和CuO的情况下,由一个单一的IR的空间群的praphase结构。因此,人们可以将磁电体的复杂相图解释为由前相或交换哈密顿量的对称群的单个IR引起的。获得了MnWO 4和CuO在一定磁场方向下的温度-磁场相图,并确定了场致相的磁结构。
Unravelling incommensurate magnetism and its emergence in iron-based superconductors
我们专注于一个广泛的类的tetraphenic巡回系统共享的趋势,自发形成的无公度磁性有序波矢$\mathbf{Q}_{1,2}=(π-δ,0)/(0,π-δ)$或$\mathbf{Q}_{1,2}=(π,δ)/(-δ,π)$。采用朗道方法,我们得到了通用的磁相图,并确定附近的顺磁磁转变的主导不稳定性。存在九种不同的磁相,它们要么保持顺磁相的$C_4$对称性,要么违反顺磁相的$C_4$对称性。这些是单和双$\mathbf{Q}$相,由单独或共存的磁条、螺旋和涡旋组成。这九个阶段可以区分实验极化中子散射,或者,例如,通过结合测量的感应电荷顺序和磁电耦合。在两个有代表性的五轨道模型,适用于BaFe $_2$作为$_2$和LaFeAsO,我们发现,这里讨论的无公度磁相是可访问的铁基超导体。我们的研究揭示了一组潜在的候选人的身份不明$C_2$对称磁相,最近观察到的Ba $_{1-x}$ Na $_x$ Fe $_{2}$ As $_{2}$。在稳定的相位中,我们发现了自旋旋转晶体,这是一种织构磁性$C_4$对称相。铁基超导体中织构磁序的可能实验观测,为实现本征拓扑超导体开辟了新的方向。
Pressure-induced charge orders and their coupling to magnetism in hexagonal multiferroic LuFe2O4
六方晶系LuFe_2 O_4是一种具有高电荷和自旋有序温度的CO驱动的多铁性材料。Fe 3 +/Fe 2+位置上电荷和自旋序的共存导致了新颖的磁电行为,但电荷和自旋序之间的耦合机制仍不清楚。在这里,通过调节外压,我们揭示了三个相关的自旋电荷有序相LuFe 2 O 4:i)一个中心对称的无公度三维CO亚铁磁性,ii)一个非中心对称的无公度准二维CO亚铁磁性,和iii)一个中心对称的公度CO反铁磁性。结合密度泛函理论计算的X射线单晶衍射和X射线磁性圆二色性测量结果表明,在受抑双层[Fe 2 O 4]团簇中,压力诱导压缩引起的电荷密度重新分布是导致相关自旋-电荷相变的原因. Fe-Fe键间的有效库仑作用使(1/3,1/3)阻挫CO转变为阻挫较小的(1/4,1/4)CO,从而引起亚铁磁到反铁磁的转变。我们的结果不仅阐明了LuFe 2 O 4中电荷、自旋和晶格自由度之间的耦合机制,而且提供了一种新的方法来以高度可控的方式调节自旋-电荷有序。