Spectrum of Coupled Waves in Orthorhombic Multiferroics With Cycloidal Antiferromagnetic Structure in External Electric and Magnetic Fields
计算了正交钙钛矿多铁性材料在外加电场和磁场中的自旋波、声波、电偶极子波和电磁波的耦合谱。研究了具有摆线反铁磁结构的多铁性材料在外电场和磁场中的电、磁和磁电磁化率随频率和场的变化关系。耦合波的频谱具有能带结构。频带的宽度和频率范围取决于外场。研究了外电场和磁场对具有摆线反铁磁结构的正交钙钛矿多铁性材料电动力学性质的控制。
2013-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Possible coexistence of Cycloidal Phases, Magnetic Field Reversal of Polarization and Memory Effect in Multiferroic \emph{R}$_{0.5}$Dy$_{0.5}$MnO$_3$ (\emph{R}=Eu and Gd)
我们报告的\emph{ab}和\emph{bc}摆线有序的Mn自旋在不同的温度和它们可能在低温共存的多晶混合稀土化合物，\emph{R} $_{0.5}$ Dy $_{0.5}$ MnO $_3$（\emph{R} = Eu和Gd），这表现出非凡的磁电性能的发生。虽然Gd $_{0.5}$ Dy $_{0.5}$ MnO $_3$的极化与TbMnO $_3$相当，但化合物Eu $_{0.5}$ Dy $_{0.5}$ MnO $_3$显示出高的极化值。然而，这两种材料都表现出巨大的磁可调谐性，并表现出大的磁电容，其符号在两个摆线有序温度之间变化。有趣的是，在磁场斜升或斜降时，电极化可以反转，这对于任何\emph{R} MnO $_3$系统都没有观察到。最引人注目的是，这些化合物甚至在顺电和顺磁区（T $_C$ $\leq$ T $\leq$ 80 K）显示非易失性铁电存储效应。我们将这些显著的性质归因于\emph{ab}和\emph{bc}摆线有序相的共存。
2015-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Orientation of the electric field gradient and ellipticity of the magnetic cycloid in multiferroic BiFeO3
本文利用57 Fe的14.41keV共振跃迁，研究了多铁性BiFeO_3中57 Fe核上的超精细相互作用，并将透射几何应用于随机粉末样品。在80 K，190 K和室温下获得光谱。发现铁以高自旋三价态存在。超精细磁场的分布是由于磁旋轮线的类椭圆畸变引起的。椭圆的长轴沿着<111>菱面体晶胞的方向定向。在室温下，该方向的超精细磁场约为垂直方向磁场的1.013。在80 K时，该比值减小到1.010。铁原子上的轴对称电场梯度（EFG）具有相同方向的主轴，且EFG的主分量为正。我们的结果与铁的磁矩局限于[1-21]晶面的发现是一致的。
2016-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Goldstone modes and electromagnon fluctuations in the conical cycloid state of a multiferroic
本文用唯象的Ginzburg-Landau理论讨论了立方尖晶石CoCr $_{2}$ O $_{4}$中多铁性磁性锥旋轮线态的低能涨落谱。我们确定的Goldstone模式的圆锥摆线顺序，并推导出他们的色散关系，其签名各向异性的动量空间反映了对称性打破了有序状态。我们讨论了软极化波动，“电磁子”，与这些磁模式，并作出了一些实验预测，可以在中子散射和光学实验进行测试。
2008-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamics of Multiferroic Domain Wall in Spin-Cycloidal Ferroelectric DyMnO$_{3}$
本文报道了多铁性DyMnO $_{3}$在宽频率范围内的巨磁电容（GMC）的介电色散。GMC被发现是归因于不软化的电磁振子，但电场驱动的运动的多铁性畴壁（DW）。与传统的铁电DW相比，本发明的多铁性DW运动即使在低温下也保持$\sim$ $10^{7}$ s $^{-1}$的极高弛豫速率。这种移动的性质以及模型模拟表明，多铁性DW不是原子薄的铁电体，但厚，反映其磁性起源。
2009-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Field induced phase transitions and phase diagrams in BiFeO_3-like multiferroics
在精确的微磁学分析的基础上，考虑自旋挠曲电相互作用（Lifshitz不变量），研究了多铁性材料的无公度磁结构和相图。研究的对象是在衬底上生长的BiFeO_3类单晶和外延薄膜<111>。主要控制参数是磁场、磁各向异性和薄膜外延应变。我们预测了新的准摆线结构诱导外磁场或外延应变的BiFeO_3-薄膜。对于磁场的两种基本几何形状（平行于晶轴C_3和垂直于晶轴C_3的磁场），我们构造了代表均匀磁态和无公度结构稳定性区域的相图。结果表明，外加磁场的方向对一组磁相、无公度结构的性质、相变特征有显著的影响。在从非公度摆线结构到均匀磁态的转变过程中，揭示了一种新的锥型摆线有序。详细的相图允许估计适当的控制参数的组合（磁场，磁各向异性，交换刚度）所需的摆线有序的破坏对应的过渡到均匀的结构。结果表明，与单晶体相比，多铁性薄膜中抑制旋轮线的临界磁场的大小降低，并且可以通过选择磁场的取向来降低。我们的研究结果可用于应变工程的新的多铁性功能材料的需求。
2013-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Magnons and Magnetodielectric Effects in CoCr$_2$O$_4$: Raman Scattering Studies
磁电材料由于其所表现出的丰富的现象而引起了广泛的技术和科学兴趣，包括磁性和铁电性有序的共存，磁介电行为，以及诸如电磁振子的奇异混合激发。多铁性尖晶石材料CoCr $_2$ O $_4$是多铁性材料的一个特别有趣的例子，因为亚铁磁相的磁电行为的证据似乎与传统的非共线自旋驱动机制相冲突。用非弹性光散射方法研究了CoCr $_2$ O $_4$的磁振子和声子谱随温度、压力和磁场的变化.在CoCr $_2$ O $_4$的居里温度（$T_C \sim 94$ K）以下，我们观察到具有T $_{1g}$对称性的$ω\sim 16 \,\text{cm}^{-1}$ $\boldsymbol q=0$磁振子，它具有轴向矢量的变换性质。T $_{1g}$对称磁振子的极大拉曼强度是具有大磁光响应的材料的特征，并且可能由强烈调制CoCr $_2$ O $_4$中的介电响应的大的磁波动引起。的T $_{1g}$ -对称磁振子的拉曼磁化率表现出很强的磁场依赖性，这是一致的磁介电响应中观察到的CoCr $_2$ O $_4$，这表明磁介电行为在CoCr $_2$ O $_4$主要是从磁场依赖性抑制的磁波动，强烈耦合到长波长的声子。随着所施加的压力增加CoCr $_2$ O $_4$中的磁各向异性降低了CoCr $_2$ O $_4$中T $_{1g}$对称性磁振子拉曼磁化率的磁场依赖性，表明应变可用于控制…
2016-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Order-disorder type critical behaviour at the magnetoelectric phase transition in multiferroic DyMnO$_3$
我们提出了详细的介电研究的结果在DyMnO $_3$多铁性锰氧化物的弛豫动力学。在顺电-铁电相变附近观察到较强的低频弛豫过程。高频模与多铁性畴壁的弛豫运动直接相关。我们提供了一个实验证据表明，这种弛豫模式对应于DyMnO $_3$的自旋摆线的手性切换。我们表明，在DyMnO $_3$的弛豫动力学是典型的有序-无序相变，可以理解在一个简单的模型与双势阱。DyMnO $_3$遵循有序-无序转变方案，暗示Mn自旋的短程摆线有序存在于$T_C$之上。这些结果表明，锰氧化物顺电正弦相位的解释作为一个动态平衡的磁性旋轮线与相反的手征。
2015-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Optical coupling to spin waves in the cycloidal multiferroic BiFeO3
在唯象朗道理论框架下研究了BiFeO 3等无公度多铁性材料的磁振子和光学声子谱。由于软模各向异性和磁振子区折叠，所得到的自旋波谱与公度物质的自旋波谱完全不同。前者允许通过自发铁电矩的重定向来电控制自旋波的传播。后者由于零波矢处的光学声子与摆线波矢整数倍处的磁振子的耦合而产生多个磁介电共振。这些结果表明，多铁性的光学响应揭示了更多的关于它的磁激发比以前预期的基础上更简单的模型。
2008-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Field dependence of the Spin State and Spectroscopic Modes of Multiferroic BiFeO$_3$
多铁性BiFeO $_3$的光谱模式提供了有关非常小的各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的详细信息，这些相互作用是$\TN = 640$ K以下的长波长扭曲摆线的原因。一个微观模型，包括两个DM相互作用和易轴各向异性预测的零场光谱模式，以及它们的分裂和演变沿立方轴施加的磁场。虽然在零场中只有六种模式是光学活性的，但摆线波矢处的所有模式都被磁场激活。摆线的三个磁畴在零磁场下是简并的，但在非零磁场下，其中一个磁畴的能量比另外两个低。测量结果表明，较高能量的域是人口减少约6 T以上，并有一个最大的临界场为16 T，低于临界场为19 T的最低能量域。尽管与测得的光谱频率非常一致，但与测得的光谱强度的一些差异表明，模型中可能缺少其他弱相互作用。
2013-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Field induced changes in cycloidal spin ordering and coincidence between magnetic and electric anomalies in BiFeO3 multiferroic
在2K-1000 K温度范围内，在H= 10 T的磁场下，测量了BiFeO_3陶瓷的ZFC和FC磁化强度与温度的关系。从低于Neel温度TN= 646 K的磁滞回线中检测到反铁磁序。在低磁场范围内，M（H）出现异常，可能是由于磁场诱导圆摆线向非谐摆线的转变。在高场极限下，我们观察到了场诱导的均匀自旋跃迁。从M（H）的依赖性我们推断出，在磁场Ha以上，自旋摆线变成非谐的，这导致非线性磁化，并且在磁场Hc以上，摆线消失，并且系统再次表现出线性磁化M（H）。在640 K-680 K范围内表现出的电性质的异常与在TN附近发生的磁化强度M（T）依赖性的异常相一致。我们建议将这种巧合归因于与磁相变有关的化学势的临界行为。
2012-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Perovskite Manganites Hosting Versatile Multiferroic Phases with Symmetric and Antisymmetric Exchange Strictions
建立了正交晶系$R$ MnO $_{3}$在$R$离子上有磁矩和无磁矩时的完全磁电相图。三种多铁性基态，$ab$ -摆线，$bc$ -摆线，共线$E$型相，已被确定为不同的ME响应。由对称自旋交换控制的$E$型相（$bm{S}_{i} cdot bm{S}_{j}$）电极化的强度是由反对称自旋交换控制的$bc$ -摆线相（$bm{S}_{i} times bm{S}_{j}$）的10倍以上，并且在不同来源的多铁性相之间的双临界相界附近，ME响应增强。这些发现将为磁感应多铁性材料的发展提供重要线索。
2009-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coupling of frustrated Ising spins to magnetic cycloid in multiferroic TbMnO3
我们报告的衍射测量多铁性TbMnO 3，这表明Tb-和Mn-磁顺序耦合低于铁电过渡TFE = 28 K。对于T < TFE，Tb和Mn的磁传播矢量（tau）被锁定，使得tauTb = tauMn，而在TNTb = 7 K以下，我们发现tauTb和tauMn分别锁定到3/7 b* 和2/7 b* 的有理数值，并且遵守关系3 tauTb- tauMn = 1。我们解释了这种新颖的匹配内的沮丧ANNNI模型耦合到一个周期性的外部场产生的Mn-自旋顺序的波矢量。当Tb磁化强度小时，tauTb = tauMn行为被恢复，而tauTb = 3/7制度在低温下通过Ising状Tb自旋的有序状态中的畴壁的特殊布置而稳定。
2007-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Size-dependent bistability in multiferroic nanoparticles
铁电有序和磁有序共存的多铁性材料大多表现出波长为几纳米的摆线反铁磁性。典型的例子是铁酸铋（BiFeO $_3$或BFO），这是一种室温多铁性材料，被认为可用于许多技术应用。虽然大多数应用需要小尺寸的纳米颗粒，但当它们的尺寸与摆线波长相当时，对这些材料的状态知之甚少。这项工作描述了一个微观理论的摆线磁性纳米粒子的基础上哈密顿计算。结果表明，靠近表面的磁各向异性对多铁性基态有很大的影响。对于某些纳米颗粒尺寸，铁磁和铁电磁矩的模量是可调的，这种效应可以用于设计可以电切换和磁读出的理想存储器位。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cycloidal magnetism driven ferroelectricity in double tungstate LiFe(WO$_4$)$_2$
如果$A$ =Mn、Fe、Co、Cu、Ni，则具有以沿$c$ -轴的$A$ O $_6$八面体之字形链为特征的黑钨矿结构的钨酸盐$A$ WO $_4$可以是磁性的。其中，MnWO $_4$是一个独特的成员与摆线Mn $^{2+}$自旋顺序在低温下发展，导致一个有趣的II型多铁性行为。本工作合成了双钨酸盐LiFe（WO $_4$）$_2$，并对其进行了系统的研究。包括结构、热力学、磁性、中子粉末衍射和热释电测量的实验表征明确地证实了LiFe（WO $_4$）$_2$是钨酸盐家族中第二个发现的多铁性系统。密度泛函理论计算也证实了摆线磁驱动的铁电性。虽然这里Fe离子之间的磁耦合是间接的，即通过所谓的超-超-交换，但磁性和铁电转变的温度令人惊讶地比MnWO $_4$的温度高得多。
2017-05-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exotic multiferroic properties of spinel structured $AB_2O_4$ compounds: A Monte Carlo Study
尖晶石结构的化合物$AB_2O_4$由于其奇异的多铁性而具有特殊性。在$ACr_2O_4$（$A$ = $Co$，$Mn$，$Fe$）中，由于非共线的磁自旋序，已经在实验上观察到可切换的极化。在这篇文章中，我们证明了这种磁自旋顺序，磁滞，极化和所谓的磁补偿效应在$ACr_2O_4$（$A$ = $Co$，$Mn$，$Fe$，$Ni$）使用Monte Carlo模拟的微观起源。仔细选择的交换相互作用，我们能够解释各种实验结果，如磁化强度与温度（T）的行为，锥形稳定性，独特的磁有序和极化的代表性化合物$CoCr_2O_4$，这是最有名的多铁性化合物的$AB_2O_4$尖晶石家庭。我们还研究了在$CoCr_2O_4$中$Fe$ -取代的效应，出现了一些奇异的现象，如磁补偿和符号可逆交换偏置效应。这些影响进行了研究，使用有效的相互作用模仿取代的效果。还研究了该家族中的另外两种化合物，$CoMn_2O_4$和$CoFe_2O_4$，其中没有观察到锥形磁序和极化，因此提供了明显的对比。这里所有的计算都是使用自旋电流模型计算的极化来完成的。该模型具有一定的局限性，在低温、低磁场条件下效果较好。但该模型尽管有一定的局限性，但仍能很好地再现符号可逆交换偏置和磁补偿等现象。
2020-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Dynamics of Multiferroic Helimagnets: a Schwinger-Boson Approach
我们研究的量子动力学/波动的摆线螺旋磁铁的Schwinger玻色子方法。与经典涨落形成鲜明对比的是，量子涨落本质上是共线的，这使得随着温度的降低，共线自旋密度波态略高于螺旋摆线态。从这个角度讨论了螺旋线的约化椭圆比、中子散射和红外吸收光谱等物理性质，并讨论了它们与准一维LiCu $_2$ O $_2$和LiCuVO $_4$的可能关系.
2008-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Non-volatile spin transport in a single domain multiferroic
本研究通过 La 取代在 BiFeO$_3$ 中构筑电场可控的单畴单变体自旋摆线，揭示了由自旋摆线晶格导致的强各向异性非易失性自旋输运。
2024-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Model and Phase Diagrams of the Multiferroic Perovskite Manganites
正交畸变钙钛矿锰氧化物RMnO 3（R为三价稀土离子）具有多种磁性和电性相，包括多铁性（即同时具有磁性和铁电性）相和迷人的磁电现象。通过建立微观自旋模型，对RMnO_3的相图进行了理论研究，该模型不仅考虑了超交换相互作用，还考虑了单离子各向异性（SIA）和Dzyaloshinsky-Moriya相互作用（Dzyaloshinsky-Moriya）.用Monte-Carlo方法对该模型进行了分析，得到了实验相图随R离子半径的变化关系，其中包含两种不同的多铁性态，即铁电极化为P//a的ab平面自旋摆线和P//c的bc平面自旋摆线。正交晶格畸变或由这种畸变增强的第二近邻自旋交换通过调节SIA和Σ能来精细地控制这两个相之间的激烈竞争。这导致晶格畸变诱导的P从a到c的重取向与实验一致。我们还讨论了A型反铁磁态的自旋结构、摆线自旋态的自旋结构、正弦共线自旋态的起源和性质等问题。
2009-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Model for twin electromagnons and magnetically induced oscillatory polarization in multiferroic RMnO$_3$
我们提出了一个模型中观察到的对电磁振子激发类的多铁性材料{ \it R}MnO $_3$（{ \it R}是一种稀土离子）。该模型是基于谐波摆线基态与带边磁振子和它的孪生激发在动量空间中分离的两倍的摆线波矢量相互作用。这对电磁子是由磁致伸缩和自旋轨道相互作用之间的交叉耦合激活的。值得注意的是，孪生电磁振子的谱权直接与基态中磁致振荡极化的存在有关。这导致令人惊讶的预测，即TbMnO $_3$具有振幅比其均匀极化大50倍的振荡极化。
2009-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The Spin State and Spectroscopic Modes of Multiferroic BiFeO3
在低于$\TN \approx 640$ K的\BF的多铁性相中，光谱模式提供了负责长波长摆线性质的非常弱的相互作用的最灵敏的探针。最近，使用一个简单的微观模型确定了三个太赫兹和拉曼光谱测量的四种模式。虽然沿着$[-1,2,-1]$的Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用$D$诱导了具有波矢量$(2π/a)(0.5+δ, 0.5, 0.5-δ)$（$δ\approx 0.0045$）的摆线，但沿着电极化${\bf P}$的$[1,1,1]$方向的易轴各向异性$K$诱导了摆线的高次谐波，其在2.49和2.67 meV处分裂$Ψ_1$模式，并在3.38 meV处激活$Φ_2$模式。然而，该模型无法解释观测到的约2.17 meV的低频模式。我们现在证明，一个额外的DM相互作用$D'$沿$[1,1,1]$不仅产生所观察到的弱铁磁矩的高场相位高于18 T，但也激活光谱矩阵元素的近简并，低频$Ψ_0$和$Φ_1$模式，虽然它们的散射强度仍然非常弱。即使在不存在易轴各向异性的情况下，$D'$也会产生分裂$Ψ_1 $并激活$Φ_2$的摆线谐波。然而，观察到的模式频率和选择规则要求$D'$和$K$都是非零的。这项工作也解决了早期的分歧之间的光谱和非弹性中子散射测量。
2013-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Colossal electromagnon excitation in the non-cycloidal phase of TbMnO3 under pressure
磁电耦合，即，电阶和磁阶之间的互相关是组合用于下一代可切换装置的材料的功能性的非常期望的性质。具有自旋驱动的铁电性的多铁性呈现出这样一种相互作用，伴随着称为电磁振子的磁活性和电活性激发。TbMnO 3是一种典型的材料，其中在摆线磁相中观察到两个电磁振子。然而，它们在TbMnO 3中的观察仅限于摆线自旋相，并且可以支持电磁振子激发的磁基态仍在争论中。在这里，我们通过在压力下进行拉曼光谱测量表明，当基态从摆线相进入反铁磁相（E型）时，较低能量的电磁子（4毫电子伏）消失。相反，更高能量的电磁子（8毫电子伏）的磁电活动的强度增加了一个数量级。使用微观模型计算，我们表明，lowerenergy电磁子，观察到的摆线相，起源于高次谐波的磁摆线，我们确定的对称交换-伸缩机制是在起源的较高能量的电磁子，即使在E-型相的生存。TbMnO 3中电磁振子活性的巨大增强为更有效地使用多铁性材料在磁振子器件中产生、转换和控制自旋波铺平了道路。
2019-01-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mechanism of Lattice-Distortion-Induced Electric-Polarization Flop in the Multiferroic Perovskite Manganites
对钙钛矿锰氧化物Eu_（1-x）Y_xMnO_3和Gd_（1-x）Tb_xMnO_3的磁电相图进行了理论研究。我们首先建立了一个微观模型，然后用蒙特卡罗方法对模型进行分析。我们再现了包含两种不同多铁性态的图，即，具有电极化的强度P//a的ab平面自旋摆线和具有P//c的bc平面自旋摆线。我们发现，它们的竞争源于单离子各向异性和Dzyaloshinsky-Moriya相互作用之间的冲突，这是由第二近邻自旋交换增强的GdFeO 3型畸变控制。这导致随着x的增加从a到c的P触发器与实验一致。
2009-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Novel magnetic arrangement and structural phase transition induced by spin-lattice coupling in multiferroics
利用多铁性BiFeO $_3$（BFO）的有效哈密顿量作为玩具模型，我们探讨了表征自旋电流相互作用强度的系数C对物理性质的影响。我们观察到，对于较大的C值和低于临界温度，磁矩组织自己在一个新的摆线沿低对称性方向传播，并与结构相变从极性菱面体到极性三斜态。我们强调，这两个磁性和结构的转变是一个显着的自组织的自旋电流模型的不同解决方案的结果。
2013-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Strain and Magnetic Field Induced Spin-Structure Transitions in Multiferroic BiFeO3
应变BiFeO3薄膜的磁场依赖的自旋有序的确定使用核共振散射和拉曼光谱。破坏铁自旋的摆线调制所需的临界场被发现是显着低于散装，具有吸引力的影响，场控制的自旋电子和磁振子设备。
2017-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Observation of an inter-sublattice exchange magnon in CoCr$_2$O$_4$ and analysis of magnetic ordering
本文报道了多铁性CoCr $_{2}$ O $_{4}$在30 T磁场下的太赫兹频率光学性质的研究。低于亚铁磁转变（94 K），太赫兹响应的CoCr $_{2}$ O $_{4}$是占主导地位的磁振子模式，这表明一个陡峭的磁场依赖性。我们将这种模式归因于两个具有不同$g$因子的磁性亚晶格之间的交换共振。在一个简单的两个子晶格模型的框架（子晶格是由钴$^{2+}$和铬$^{3+}$离子形成），我们发现子晶格间的耦合常数，$λ= - (18 \pm 1)$ K，并跟踪每个子晶格的磁化强度作为场的函数。我们表明，居里温度的Cr $^{3+}$亚晶格，$Θ_{2}$ = $(49 \pm 2)$ K，符合的温度范围内，在那里的异常的CoCr $_{2}$ O $_{4}$的介电和磁性能已在文献中报道。
2013-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Analytical analysis of the spin wave dispersion in the cycloidal spin structures under the influence of magneto-electric coupling
Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）
研究了磁电耦合对环状自旋结构中自旋波色散的影响，解析了自旋波色散依赖性并分析了磁电耦合在两种电偶极矩情形下的作用。
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Persistent anisotropy of the spin cycloid in BiFeO3 through ferroelectric switching
本研究针对反铁磁自旋电子学纳米尺度自旋构型调控难题，利用氮空位金刚石磁力测量证实BiFeO₃的自旋摆线可通过电场确定性调控，揭示其能态受铁电自由度与应变各向异性共同塑造，为磁织构及自旋电子器件设计提供新思路。
2023-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the multiferroic mechanisms of TbMnO3 by epitaxial strain
磁电多铁性领域中的当前挑战是识别允许显示不同磁电响应的状态的受控调谐的系统。在这里，我们表明，原型的多铁性TbMnO 3的多铁性基态的外延应变显着修改。中子衍射结果表明，在高应变薄膜中，磁序从体块状的无公度bc-旋轮结构转变为公度磁序。伴随着磁基态的改变，光学二次谐波产生（SHG）和电学测量表明铁电极化的巨大增加，并且其方向从沿c轴到a轴的变化。我们的研究结果表明，多铁性的急剧变化的结果从开关的自旋电流磁电耦合在体TbMnO 3的对称磁致伸缩外延应变TbMnO 3。实验结果表明，外延应变可以用来控制单相自旋驱动的多铁性态。
2017-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-Field-Induced Change of Magneto-Electric Coupling in the in Molecular Multiferroic (ND4)2[FeCl5(D2O)]
我们的结果描述了磁致电极化的强度从自旋电流到自旋相关p-d杂化模型的一个前所未有的变化。本文用单晶中子衍射法研究了（ND_4）_2[FeCl_5D_2 O]化合物在外加磁场作用下的磁结构演化。自旋排列从非公度摆线到公度畸变摆线再到准共线。磁结构的确定使我们能够解释在不同的铁电相观察到的电极化的强度。两种不同的磁电耦合机制在起作用：对于低于5 T的外部磁场的自旋电流机制，以及对于高于该值的磁场的自旋依赖性p-d杂化机制，该化合物是报道的呈现该序列的磁电耦合机制的第一个实例。
2016-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric-field-induced spin-flop in BiFeO3 single crystals at room-temperature
铋铁氧体BiFeO3是唯一已知的室温“多铁性”材料。在这里，我们证明，使用中子散射测量高品质的单晶，反铁磁和铁电订单密切耦合。最初在一个单一的铁电状态，我们的晶体有一个倾斜的反铁磁结构描述了一个独特的摆线。在电极化下，极化重新取向引起自旋翻转。我们认为，这两个订单之间的耦合可能是更强的散装比观察到的薄膜中的摆线是缺席。
2008-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and Properties of Bismuth Ferrite Multiferroic Nanoflowers
介绍了微波辅助水热合成铁酸铋多铁性纳米花的方法、生长机理、磁性和介电性能。该纳米花由BiFeO3（BFO）纳米晶体和一定量的非晶相形成的许多花瓣组成。纳米花的生长从花萼的中心部分开始，花萼的中心部分仅由几个花瓣组成，随后的花瓣连续地附着在花萼上。由于尺寸效应和自旋摆线中缺乏自旋补偿，纳米花表现出增强的磁化强度。纳米花的介电性质受到限制在晶体纳米空隙中的水的影响，导致在200 K至300 K的宽介电常数最大值，并且还受到高于450 K的温度的Polomska转变的影响。
2012-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Modeling and Physics of Multiferroic Perovskite Manganites
本文针对RMnO₃类钙钛矿锰氧化物，构建考虑其电子和晶格结构的微观理论模型，综述基于该模型的理论工作以阐明其磁电现象，助力理解多铁性材料磁电现象的普适物理特性。
2025-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic excitations and optical transitions in the multiferroic spin-1/2 system LiCu$_2$O$_2$
利用太赫兹吸收光谱研究了摆线磁体LiCu $_2$ O $_2$在12 T以下磁场中的磁激发.在自旋有序温度以下，我们观察到8个旋光跃迁的LiCu $_2$ O $_2$的自旋系统中的能量范围从4到30厘米$^{-1}$。在磁场中，模式的数量增加，并且电极化的强度翻转被看作模式能量的磁场依赖性的变化。零磁场下两个模式的偏振依赖性符合从bc平面倾斜$θ=41\pm1^{\circ}$的摆线的选择规则。对于其余六种模式的电和磁偶极子近似不能解释所观察到的偏振依赖性。我们没有看到在探索的能量范围内的电磁子，虽然有证据表明，它可以存在于4厘米以下的$^{-1}$。
2009-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ptychographic nanoscale imaging of the magnetoelectric coupling in freestanding BiFeO$_3$
本文利用软X射线叠层衍射成像技术对80 nm自由站立BiFeO$_3$薄膜进行纳米尺度成像，同时分辨铁电畴和64 nm周期反铁磁自旋回旋结构，直接可视化其强磁电耦合及畴结构。
2024-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible persistence of multiferroic order down to bilayer limit of van der Waals material NiI$_{2}$
在二维空间中实现物质状态已经多次被证明是发现新物理现象的新途径。范德华（vdW）材料一直是这些现在广泛的研究活动的中心。它们提供了一种简单地通过机械剥离产生单层物质的自然方式。这项工作表明，可能的多铁性状态与共存的反铁磁和铁电秩序可能持续到双层片状的NiI $_{2}$。利用光学二次谐波产生技术，成功地追踪了由摆线自旋序引起的铁电序的大小和方向。可能的多铁性态的转变温度从体相的58 K降低到双层膜的20 K左右。我们的观察将刺激广泛的努力，以证明多功能的vdW材料，这主要是通过使用单铁性的异质结构，直到现在。
2021-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Pinning, Rotation, and Metastability of BiFeO$_3$ Cycloidal Domains in a Magnetic Field
早期的室温多铁性BiFeO3模型隐含地假设，一个非常强的各向异性限制域波矢量q的三重对称轴垂直于静态极化P.然而，最近的测量表明，域波矢量旋转，使q旋转的六边形平面内垂直于P远离场方向m。我们发现，以前被忽略的三重各向异性K3限制波矢位于沿三重轴在零场。对于沿三重轴的m，q平行于m的域在Bc1 = 7 T以下保持亚稳。由于非磁性杂质对磁畴的钉扎，当扭矩t = M X B沿P的分量超过阈值tpin时，其他两个磁畴的波矢量在高于5.6T时开始远离m旋转。由于当m垂直于q时t =0，这些磁畴的波矢永远不会完全垂直于磁场。我们的研究结果解释了最近测量的临界场作为场取向的函数，小角度中子散射测量的波矢，以及光谱测量与m沿三重轴。
2017-09-07 cond-mat.mtrl-sci
A Neutron diffraction study of multiferroics RMn2O5
本文综述了用非极化和极化中子衍射实验获得的RMn_2O_5多铁材料的磁性。讨论了零磁场和外场下磁相图的定性特征，分析了公度磁结构及其与外加电场的耦合。铁电性的起源进行了讨论的基础上计算的铁电极化预测不同的微观耦合机制（交换伸缩和摆线自旋轨道模型）。一个极小模型包含一个小的参数集也被提出，以了解沿c方向的磁结构的传播。
2008-06-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Temperature-dependent properties of the magnetic order in single-crystal BiFeO3
我们报告的中子衍射和磁化强度的磁序在多铁性BiFeO 3的研究。在铁电单畴单晶中，存在三个传播矢量由晶体学对称性等效的摆线磁畴。摆线周期随温度的升高而缓慢增长。磁畴数量不随温度变化，但在接近N单元温度时除外，在该温度下，还观察到磁化强度的小跳变。在T=5 K时，磁旋轮线呈现轻微的非谐性。非谐性比以前在NMR研究中报道的要小得多。在室温下，在误差范围内观察到圆形摆线。我们认为，观察到的非谐性提供了重要的线索，了解BiFeO 3中的电磁振子。
2011-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mn3TeO6 - A New Multiferroic Material with Two Magnetic Substructures
通过对Mn 3 TeO 6的磁化率、介电常数、电极化的强度和比热的测量，发现了Mn 3 TeO 6的自旋诱导铁电性和磁电耦合，并观察到了两个连续的低温磁转变.在23 K以下出现非铁电中间磁态，在21 K以下出现多铁性基态。此外，Mn 3 TeO 6是多铁性材料的候选者，其中两种类型的无公度自旋结构，摆线和螺旋，共存。理论上，这两种自旋亚结构可能通过不同的机制对宏观电极化的强度作出贡献。
2015-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroic properties and magnetic structure of Sm1-xYxMnO3
我们成功地诱导了多铁性行为的A型反铁磁体SmMnO 3的Sm位的Y的替代。Sm_（1-x）Y_xMnO_3（x= 0.4，0.5）在24 K时发生了一个在母体化合物中不存在的磁性转变。这种转变与电序的开始相一致，沿着c轴测量电极化的强度。有人提出，Y掺杂的效果是带来一个微妙的扭曲的MnO 6八面体，导致磁有序的Mn 3+的时刻类似于所报道的研究的多铁性TbMnO 3。根据我们以前对多晶样品的研究，我们测量了单晶Sm0.6Y0.4MnO3和Sm0.5Y0.5MnO3的磁和电性能。在相图中总结了x=0.5化合物的每个主晶轴的数据。SmMnO 3和Sm0.6Y0.4MnO 3的粉末中子衍射实验表明，Y的替代导致的变化，在锰-O-锰键角的值TbMnO 3。Sm_（0.6）Y_（0.4）MnO_3的磁结构由两个相组成：低于50 K时Mn ~（3+）磁矩的正弦有序和低于27 K时的摆线有序。的摆线排序发生在相同的温度下，如先前观察到的铁电极化，这表明一个类似的多铁性机制中发现的TbMnO 3。
2011-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Theory of spin-orbit enhanced electric-field control of magnetism in multiferroic BiFeO3
我们提出了一个微观理论，表明自旋轨道耦合的重要性，在钙钛矿化合物与重离子。在BiFeO3（BFO）中，铋离子位置处的自旋轨道耦合导致一种特殊的磁各向异性，该磁各向异性在外加电场中是线性的。这种相互作用可以将摆线基态转换成均匀的反铁磁体，具有弱的铁磁矩，其取向可以由E场方向控制。值得注意的是，磁场的电场控制发生在不极化铁电矩的情况下，为绝缘体制成的基于自旋的器件中的减少的能量耗散提供了途径。
2013-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Origin of the large polarization in multiferroic YMnO$_3$ thin films revealed by soft and hard x-ray diffraction
利用共振软X射线和硬X射线衍射研究了正交晶系YMnO 3薄膜的磁结构。在45 K以下观察到与温度相关的无公度磁反射，在35 K以下观察到公度晶格畸变反射。这些结果表明，基态是由共存的E型和摆线态。它们不同的有序化温度阐明了正交晶系YMnO 3薄膜中E型反铁磁态引起的大极化的起源。
2011-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Predicting a Ferrimagnetic Phase of Zn2FeOsO6 with Strong Magnetoelectric Coupling
多铁性材料，其中铁电和磁有序共存，是一个基本的兴趣，为发展新的存储器设备，允许电写入和非破坏性的磁读出操作。最大的挑战是创造室温多铁性材料与强耦合铁电和铁磁（或亚铁磁）有序。BiFeO 3是迄今为止研究最多的单相多铁性材料，这是由于其在室温下同时具有磁性有序和铁电有序。然而，BiFeO 3的类反铁磁旋轮态不存在净磁矩，这严重限制了其在电场控制自旋电子器件中的实际应用。在这里，我们预测，双钙钛矿Zn 2FeOsO 6是一个新的多铁性与性能优于BiFeO 3。首先，Zn_2FeOsO_6在室温下具有强铁电性和强亚铁磁性。第二，外加电场可以改变自发磁化的易磁化面，证明该系统存在强磁电耦合。我们的研究结果表明，亚铁磁性的3d-5d双钙钛矿，因此可以用来实现未来的自旋电子器件的磁性电压控制。
2015-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric control of spin helicity and nonreciprocal charge transport in a multiferroic metal
本研究在螺旋磁金属YMn$_6$Sn$_6$中实现电流诱导的多铁性磁电调控，通过非互易电阻率探测，揭示了电流与环量矩、磁手性的耦合机制及自旋团簇散射的增强效应，为多铁导体研究与自旋螺旋性应用提供新方向。
2025-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Continuous Collapse of the Spin Cycloid in BiFeO3 Thin Films under an Applied Magnetic Field probed by Neutron Scattering
该研究利用三轴中子衍射证明，10 T 磁场可使 SrTiO3(110) 上约100 nm BiFeO3 薄膜的自旋摆线连续展宽并最终转变为 G 型反铁磁序，且临界磁场低于块体单晶。
2024-12-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Numerical Simulation of Spin-Chirality Switching in Multiferroics via Intense Electromagnon Excitations
手性，即，结构的左右手性是包括生物学、化学和物理学在内的许多科学领域中的关键概念之一，并且其操纵是至关重要的问题。固体中的电子自旋可以形成手性构型。在钙钛矿锰氧化物RMnO 3（R=Tb，Dy，.等），Mn自旋形成摆线结构，通过相对论自旋轨道相互作用诱导铁电极化（P）。这种磁感应铁电性（多铁性）和相关的红外活性自旋波（电磁振子）开辟了一条有希望的途径，可以在很短的时间内通过纯电手段控制自旋。在本文中，我们从理论上与一个精确的自旋哈密顿TbMnO 3的皮秒光脉冲可以切换的自旋手征强烈激发的太赫兹频率的电磁振子。
2011-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Terahertz spectroscopy of spin waves in multiferroic BiFeO$_3$ in high magnetic fields
研究了低温下单铁电畴\BFO /晶体远红外主动磁模的磁场依赖性。沿[001]（伪立方）轴，在接近临界场18.8T时，模软化，此时摆线结构转变为均匀倾斜反铁磁态，出现一个新的强模，该模具有线性场依赖性，并至少持续到31 T.一个微观模型，包括两个\DM /相互作用和易轴各向异性描述密切的零场光谱模式，以及它们的分裂和演变中的磁场。理论与实验的良好一致性表明，所提出的模型为这种多铁性材料的未来技术应用提供了基础。
2013-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low-energy domain wall racetracks with multiferroic topologies
提出一种室温下基于BiFeO3的电压控制磁电赛道存储器，利用电场平移耦合的铁电-反铁磁畴壁及新型拓扑磁电织构，实现了逼近声学声子极限的高速、极低能耗纳秒级存储。
2025-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Successive incommensurate spin orderings and excitations in multiferroic SrMnGe2O6
通过磁化强度、热容量、热释电流测量以及弹性和非弹性中子散射实验，系统地研究了SrMnGe 2 O 6辉石单晶的各向异性多铁性。单晶中子衍射使我们能够明确地揭示两种无公度磁序的存在：在TN 1 =4.36（2）K时出现非极性调幅共线正弦磁结构，然后在TN 2 =4.05（2）K时出现极性椭圆摆线自旋结构。对单晶的热释电电流测量证实了TN 2以下的（ac）平面内的自发极化的出现，该自发极化通过扩展的Dzyaloshinsky-Moriya机制与后者的磁对称性相关。计算了该体系的磁相图，考虑了三种各向同性交换耦合。磁激发谱的SrMnGe 2 O 6测量的非弹性中子散射成功地建模使用一组交换相互作用与此相图一致。
2020-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Switching of the Chiral Magnetic Domains in the Hybrid Multiferroic (ND4)2[FeCl5(D2O)]
中子球旋光法，这是直接敏感的绝对磁位形和域人口，已在这项工作中使用，明确地证明了（ND 4）2[FeCl 5（D2O）]的多铁性。我们表明，在冷却后的电场的应用结果在稳定的单摆线磁畴低于6.9 K，而极化在相反的电场方向产生相反的磁手征的域的全部人口。我们证明了在低温下磁畴在外加电场作用下的完全可开关性，这是强磁电耦合的直接证明。此外，我们完善了有序基态的磁结构，确定了与铁电极化方向一致的潜在磁空间群，并且我们提供了在6.9和7.2 K之间的温度区域中沿a轴具有磁矩的共线调幅态的证据。
2018-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning the tilting of the spiral plane by Mn doping in YBaCuFeO5 multiferroic
层状钙钛矿结构的YBaCuFeO 5（YBCFO）被认为是具有强磁电耦合的高温手征多铁性材料的最佳候选材料之一。在RBaCuFeO 5钙钛矿（R：稀土或Y）A位阳离子是完全有序的，而它们的磁性强烈依赖于制备过程。它们在B-位点表现出部分阳离子无序，产生通过倾斜的局部受抑自旋之间的定向辅助长程耦合稳定的磁螺旋。此外，其磁性螺旋的取向对于这种手性磁性氧化物的磁电响应可能是关键的。我们合成并研究了掺杂Mn的YBaCuFe 1-xMnxO 5样品，目的是增加自旋轨道耦合效应，并发现在不改变样品制备工艺的情况下，通过掺杂可以增加B位的整体Fe/Cu阳离子无序。在相同条件下制备的YBaCuFe_（1-x）Mn_xO_5样品中，结合磁强计、X射线衍射和中子粉末衍射测量，绘制了10 K-500 K范围内的T-x磁相图。在共线相位θcol和螺旋相位θspiral中，自旋的倾斜角几乎不随温度变化。在共线相中，θcol也与Mn含量无关。与此相反，Mn的存在下产生一个渐进的重取向的平面中的磁螺旋的无公度相，能够转换成摆线的螺旋自旋排序，这可能会决定在这些化合物的铁电和磁电行为。其中一些观察结果对于工程和开发这一系列潜在的高温多铁性材料很有意义。
2021-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical magnetoelectric effects induced by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction in multiferroics
研究了具有螺旋磁序的多铁性体系中铁电性和磁性之间的动力学相互作用。我们表明，动态交换伸缩诱导自旋和横声子之间的双二次相互作用，导致在铁电相的自发铁电极化$\mathbf{P}$的量子涨落。自旋波与电极化的强度涨落之间的杂化导致了低阶横声子模。它们在小波矢量处垂直于$\mathbf{P}$和螺旋自旋，但随后在接近磁调制矢量的波矢量处转向平行于$\mathbf{P}$。对于螺旋磁结构，决定$\mathbf{P}$方向的自旋手征也具有长程序。由于动力学Dzyaloshiskii-Moriya相互作用，自旋手征与自旋涨落强烈耦合，这意味着自旋手征在有序自旋1/2系统中的就地反转，并导致极化中子从摆线螺旋磁网的有限散射强度。
2009-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry-designed BiFeO3 single domain spin cycloid for efficient spintronics
本研究通过各向异性压缩应变在(111)pc BiFeO3中稳定单一反铁磁畴，实现铁电和反铁磁畴的确定性180°切换，并增强磁振子输运，为高效自旋电子学提供平台。
2025-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
