Electric field controlled magnetic exchange bias and magnetic state switching at room temperature in Ga doped α-Fe2O3 oxide
我们研制了一种基于Ga掺杂菱方相α-Fe_2 O_3的新型磁电材料。该材料在室温下是倾斜的铁磁体，并显示磁电性能。电场控制磁态的实验结果为Ga掺杂α-Fe_2 O_3体系的室温磁电耦合提供了直接证据。有趣的是，（未掺杂）α-Fe_2 O_3体系没有表现出任何电场控制的磁交换偏置位移，但Ga掺杂的α-Fe_2 O_3体系表现出极高的电场诱导的磁交换偏置位移，其值高达1120 Oe（正）。另一方面，我们首次报道了电场控制下α-Fe_2 O_3和Ga掺杂α-Fe_2 O_3体系的磁态翻转。在磁场弛豫实验中，磁态的切换对ON和OFF模式以及外加电压极性的变化非常敏感。正电场下磁态向上能级和负电场下磁态向下能级的转换表明Ga掺杂赤铁矿体系中存在电序和磁序耦合。这种材料在今天对于下一代磁传感器、开关、非易失性存储器和自旋电子器件中的多功能应用的需求日益增加。
2017-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and electric phase control in epitaxial EuTiO$_3$ from first principles
我们提出了一种设计策略-基于自旋，光学声子和应变的耦合-磁（电）相位控制可以通过施加的电（磁）场的系统。使用第一性原理密度泛函理论计算，我们提出了一个实现这一战略的磁性钙钛矿型EuTiO $_3$。
2006-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of room temperature magnetoelectric properties in α-Fe1.6Ga0.4O3 oxide by magnetic field controlled electric properties and electric field controlled magnetism
我们对α-Fe_（1.6）Ga_（0.4）O_3（Ga掺杂α-Fe_2 O_3）体系进行了稳定化处理。该体系在室温下表现出磁性倾斜铁磁态和铁电性质。通过磁场电极化的强度和电场控制磁化的实验观察，首次证实了Ga掺杂α-Fe_2 O_3体系在室温下存在磁电耦合和多重铁电性质。α-Fe_2 O_3体系不存在电场控制的磁交换偏置效应，而Ga掺杂的α-Fe_2 O_3体系的交换偏置位移高达370 Oe.系统的磁化强度对开关模式以及外加电场极性的变化非常敏感。该系统是一个新增加的列表中的非传统的磁电/多铁电到目前为止，在文献报道。通过同时施加磁场和电场可以控制磁化和电极化的强度的这种新型材料对于下一代磁传感器、开关、非易失性存储器和自旋电子器件领域中的潜在应用的需求日益增加。
2016-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-electric effect in doped magnetic ferroelectrics
提出了一种掺杂磁性铁电体的磁电效应模型。这种磁电效应不涉及自旋-轨道耦合，并且纯粹基于库仑相互作用。计算了掺杂磁性铁电体的磁相图。我们表明，磁电耦合是明显的铁电体具有低介电常数。我们发现磁电耦合导致铁电相变附近的磁化强度温度依赖性的修改。出现磁化峰。我们发现掺杂磁性铁电体的磁化强度强烈依赖于外加电场。
2018-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Reversible Electric-Field Driven Magnetic Domain Wall Motion
电场对磁畴壁运动的控制由于其在磁逻辑和存储器件中的潜力而最近引起了科学界的关注。在这里，我们报告了一种新的驱动机制，允许磁畴壁运动中施加的电场，而不同时使用的磁场或自旋极化电流。该机制是基于多铁性异质结构中磁畴壁和铁电畴壁之间的弹性耦合。研究了在BaTiO $_3$上外延Fe薄膜的纯电场驱动的磁畴壁运动，并给出了面内和面外极化畴的计算结果。在该系统中，磁畴壁运动是完全可逆的，并且壁的速度作为面外电场强度的函数呈指数变化。
2014-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Spin diffusion at finite electric and magnetic fields
利用广义半经典Boltzmann方程研究了有限电场和磁场下自旋输运性质。研究发现，非平衡态自旋密度和自旋电流的自旋扩散方程包含了许多明显依赖于电场和磁场的长度尺度。这组宏观方程可以用来解决磁性多层膜以及半导体异质结构中的自旋输运问题。本文给出了在任意电场和磁场下自旋注入半导体的一个具体例子。
2002-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switching of the electric polarization and magnetic chirality in BiFeO3 by an electric field
使用基于第一性原理的有效哈密顿在分子动力学模拟，我们发现，施加一个电场是相反的极化的初始方向的结果在切换的极化和磁手性矢量的多铁性BiFeO 3在超快的步伐（即皮秒的顺序）。我们讨论了这种双重超快开关的起源，发现它涉及原始的中间磁态，并可能为设计各种器件带来希望。
2014-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Engineering the magnetic anisotropy of atomic-scale nanostructure under electric field
原子尺度的磁性纳米结构是未来信息处理设备的有希望的候选者。利用外部电场来操纵它们的磁性是一个特别令人兴奋的项目。在这里，通过仔细识别每个原子轨道的铁磁金属薄膜的磁各向异性能（MAE）的不同贡献，我们认为，它是可能的工程师的MAE和原子尺度的磁性纳米结构的电场的磁响应。以铁单层为基质，我们提出了几个有趣的铁纳米结构具有显着不同的磁性。这种纳米结构可以表现出很强的磁电效应。我们的工作为人工设计电控磁性器件开辟了一条新的途径。
2015-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy of magnetic emulsions induced by magnetic and electric fields
本文从理论和实验上研究了在电场和磁场同时作用下磁性乳状液的各向异性。由于各向异性的存在，磁性乳胶的电导率和磁导率不再是标量系数，而是张量。电导率和磁导率张量的充分稀释的乳液在足够弱的电场和磁场被发现作为功能的电场和磁场强度矢量。理论预测的诱导各向异性进行了实验验证。实验数据进行了分析，并与理论预测进行了比较。分析和比较的结果进行了讨论。
2011-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Switching of magnons by electric and magnetic fields in multiferroic borates
磁性的电调控是材料研究的一个关键问题。为了满足现代电子学的要求，这些过程必须转移到高频。在多铁性材料中，这可以通过电和磁控制其基本激发来实现。在这里，我们确定在多铁性铁硼酸盐，同时对外部电场和磁场敏感的磁振动。SmFe3（BO3）4在外场中对太赫兹辐射的调制几乎达到100%。高灵敏度可以解释的自旋取向的修改，控制在多铁性硼酸盐的激发条件。这些实验证明了通过外部电场和磁场独立地改变材料的太赫兹磁性的可能性。
2017-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Electric self inductance of quasi-2D magnetic-dipolar-mode ferrite disks
绕回路流动的电流产生磁场，从而产生通过回路的磁通量。磁通量与电流之比称为（磁）自感。磁流绕着一个回路流动，产生一个电场，从而产生一个通过回路的电通量，这是否存在双重情形？根据经典电动力学定律，这个问题的答案应该是否定的。然而，准二维铁氧体圆盘中磁偶极模的特殊谱性质表明，存在双值函数环磁流，它可以产生本征电场，从而产生本征电通量。在这种情况下，人们可以明确地引入电自感的概念，即电通量与磁流之比。本文通过实验证明了磁偶极模铁氧体圆片中存在本征电通量。这些磁通量对邻接铁氧体盘的材料的介电常数参数非常敏感。介电常数高于空气的铁氧体盘上方的介电样品将电场限制在铁氧体外部，从而改变环路磁电流，从而改变磁偶极模式振荡频谱。
2007-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain and electric field control of magnetic and electrical transport properties in a magneto-elastically coupled Fe3O4/BaTiO3(001) heterostructure
研究了磁弹耦合人工多铁性Fe_3O_4/BaTiO_3异质结构中电场诱导应变对磁、电输运性质的控制。在这种Fe_3 O_4/BaTiO_3异质结构中，Fe_3 O_4薄膜以双边畴的形式外延生长，类似于下面的BaTiO_3（001）衬底的a-c条纹畴。通过原位电场相关的磁化强度测量，我们证明了外延Fe 3 O 4薄膜的磁各向异性和特征Verwey金属-绝缘体转变的外部控制在20-300 K之间的宽温度范围内，通过应变介导的逆磁电耦合。此外，我们观察应变诱导调制的磁性和电输运性质的Fe 3 O 4薄膜的热驱动的本征铁电和结构相变的BaTiO 3基板。原位电场相关的拉曼光谱测量表明，电场并没有显着修改的反相边界缺陷的Fe 3 O 4薄膜，一旦它是热稳定的沉积后的磁性能的修改主要是由应变引起的晶格畸变和磁各向异性。这些结果提供了一个框架，以实现电控制的磁化强度在一个经典的高度相关的过渡金属氧化物。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-electric cooling rate of a multiferroic antiferromagnetic quantum spin system: the cumulative influence of the site-dependent magnetic and electric fields
磁电热效应是磁热效应和电热效应之间的耦合，由于热效应在固态制冷技术设计中的优势，目前引起了人们的广泛关注。研究了具有DzyaloshinskiiiMoriya（DM）相互作用的多铁性反铁磁自旋系统的磁电热效应。DM相互作用被同化为外部场依赖电场和局部电极化的强度之间的耦合。外部磁场也被认为是一个与场地相关的磁场。采用自旋波理论作为对角化方法，通过正则配分函数，得到了体系的Boltzmann熵和比热容等热力学性质。然后，绝热磁，电，磁电冷却率也推导出来。绝热磁，电，磁电冷却速率的曲线图显示的特征行为的热量或多热量的效果，这是在良好的协议与一些实验和理论工作。此外，由于外场依赖磁场的变化而引起的熵响应表现出两个反常的熵峰，表明存在一个可由磁场和电场依赖参数调谐的中间相位。总体而言，它表明，站点相关的磁场和电场的累积影响，使我们不仅可以揭示量子临界点隐藏在一个多铁性量子自旋系统，但也控制热或多热效应在固态制冷设备的建设至关重要。
2021-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Low magnetic field reversal of electric polarization in a Y-type hexaferrite
铁电性和磁性共存的磁电多铁性材料由于其为磁场相互控制电极化的强度和电场相互控制磁化提供了很好的机会而引起了人们的广泛关注。从实用的角度来看，在这一领域的主要挑战是找到合适的多铁性材料具有高的工作温度和大的磁电灵敏度。在这里，我们报告的磁性可调铁电性和巨磁电灵敏度高达250 K的Y型六角铁氧体，BaSrCoZnFe 11 AlO 22。通过施加改变螺旋磁结构的低磁场（几百Oe），不仅可以有效地控制电极化的强度的大小，而且可以有效地控制其符号。磁感应铁电性即使在零磁场下也是稳定的。示出了通过振荡低磁场的电极化的强度的无衰减可再现翻转。在200 K时，最大线性磁电系数达到~ 3.0 \times 10^3 ps/m。
2011-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Electric field switching of the uniaxial magnetic anisotropy of an antiferromagnet
在自旋电子学中，铁磁体中的磁各向异性的电场控制已经被广泛地追求，以实现具有低能耗的高效存储器和计算设备。与铁磁体相比，反铁磁体具有超快的自旋动力学特性和极小的杂散磁场，在高密度信息存储领域具有巨大的应用潜力。然而，反铁磁体的磁各向异性通过电场的开关仍然是难以捉摸的。在这里，我们使用压电材料的铁弹应变，在室温下，在反铁磁Mn 2 Au薄膜的单轴磁各向异性和可逆的Néel顺序与电场只有几kV/cm。由于单轴磁各向异性，在Mn 2Au中观察到了由Néel自旋轨道矩驱动的棘轮式开关行为，这种行为可以被电场逆转.
2018-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-field induced spiral order in the electric polarization
本研究提出多铁材料磁电效应的二分量复序参量唯象模型，揭示磁场对电极化的破坏及螺旋序规律，预测转变场强的温度幂律关系与螺旋波长和磁场的反比特性。
2024-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and Electric Excitations in Split Ring Resonators
我们研究了U型谐振环的电磁共振特性。我们发现，高阶激发模式存在于两个电和磁共振。在所有的谐振模式的电流分布中的节点被发现。结果表明，磁共振是电流波的奇数个半波长模式，即1/2、3/2和5/2波长模式;电共振是电流波的整数个全波长模式，即1、2和3波长模式。我们讨论了电共振和磁共振的电矩和磁矩，以及它们与两个平行边臂长度的关系。我们表明，磁共振的磁矩消失的长度侧臂的SRR减少到零，即一个棒不给任何磁矩或磁共振。
2008-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electronic structure of unidirectional superlattices in crossed electric and magnetic fields and related terahertz oscillations
本文研究了在电场和磁场交叉作用下的理想单向超晶格中的布洛赫电子，其中磁场取向为“面内”，即平行于样品平面。考虑了电场的两个方向。它示出的磁场抑制子带间隧道的齐纳型，但不改变频率的布洛赫振荡，如果电场是垂直于样品平面和磁场。在平面内施加电场（但垂直于磁场）产生阶梯状电子能谱，对应于磁场可调谐振荡替代布洛赫振荡。
2007-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Magnetic Bloch Skyrmion Transport by Electric Fields in a Composite Bilayer
研究了在手性磁性（CM）/铁电（FE）双层复合膜中施加电场来操纵磁性Bloch Skyrmions的力学方法。界面处的磁电耦合允许电场刺激磁有序。因此，它提供了生成Skyrmions的可能性[Phys. Rev. B 94，014311（2016）]。在这里，我们设计了一个可移动的和本地化的电场源，驱动skyrmion沿双层运输。必须仔细选择电场源的移动速度，以显示该过程的稳定性和效率。将讨论高速操作的影响。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current oscillations in a superlattice under non-quantizing electric and magnetic fields
本文计算了在非量子化电场和磁场交叉作用下抛物型能带半导体超晶格中的电流密度。被认为是Corbino磁盘的几何形状。电流-电压曲线包含周期与磁场成比例的振荡。指出了负绝对电导率的可能性。在足够高的电场下，安培-高斯特性也包含过冲。在所有情况下，峰随着温度升高而模糊。
2009-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Eigen electric moments of magnetic-dipolar modes in quasi-2D ferrite disk particles
与涡旋结构相关的属性变得明显，从分析的磁振荡的约束现象在准2D铁氧体磁盘的磁偶极（非交换相互作用）光谱的主导作用。涡是保证手征边缘状态的磁偶极模式，从而导致本征电矩的外观取向垂直于磁盘平面。由于本征电矩的性质，放置在微波腔中的铁氧体圆盘受到腔RF电场的强烈影响，具有明显的多共振振荡迹象。对于不同的腔参数，可以观察到“共振吸收”和“共振排斥”行为。
2007-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
New Research Trends in Electrically Tunable 2D van der Waals Magnetic Materials
最近发现的二维（2D）范德华（vdW）磁性材料为基础科学和技术应用提供了新的、前所未有的机会。与三维（3D）磁系统不同，vdW磁性的电操纵（例如，磁化状态、磁各向异性、磁有序温度）下降到环境条件下的单层极限使得能够实现高效率操作和低能耗，这具有彻底改变自旋电子学、自旋热电子学和谷电子学领域的潜力。本文深入分析了从金属到半导体和异质结构的各种2D vdW磁性系统的磁功能电操纵的最新进展、新出现的机遇和技术挑战。在这些二维vdW磁系统中，对磁电调制机制的最新理解将推动未来的研究在自旋电子学、自旋热电子学、谷电子学和量子计算中的新应用。
2023-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electric field tuning of magnetic states in single magnetic molecules
单个磁性分子可能是最小的功能磁体。磁场控制磁性分子的自旋态具有重要的应用价值，但其实现仍具有挑战性。迄今为止，所观察到的基于自旋-轨道耦合或自旋偶极耦合的自旋-电相互作用对于调谐精细的自旋结构是有用的，但是太弱而不能翻转自旋状态。在这项工作中，我们提出了一种新的机制，实现增强的自旋-电耦合和翻转的自旋态，通过调整本地自旋之间的自旋超交换。利用第一性原理计算和海森堡哈密顿量，我们证明了这种效应在一个家庭的磁性分子，过渡金属卟啉。结果表明，它们的d-π和π-π自旋超交换耦合由d和π电子态的相对能量决定，而d和π电子态的相对能量对外加电场敏感.因此，施加电场可以调谐宽范围的磁基态，包括铁磁、亚铁磁和反铁磁配置。这种自旋-电耦合可能为设计和控制分子自旋电子学提供一种新的途径。
2022-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Electric-Field Control of Magnetic Order: From FeRh to Topological Antiferromagnetic Spintronics
使用电场而不是电流（或磁场）来定制磁性材料的电子特性对于实现超低能耗存储器件是有希望的，因为焦耳热的抑制，特别是当器件被缩放到纳米尺度时。综述了近年来在多铁性异质结构中通过电场控制的磁相变实现的变磁性金属间化合物FeRh的巨磁化强度和电阻率调制的研究结果。此外，该方法被扩展到拓扑反铁磁自旋电子学，这是目前受到关注的磁学社会，反铁磁序参量已经能够来回切换一个小的电场。最后，我们展望了通过电场方法在新兴的拓扑反铁磁自旋电子学领域中操纵奇异物理现象的可能性。
2018-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Coherent spin control by electrical manipulation of the magnetic anisotropy
极性压电氧化锌中的高自旋顺磁锰缺陷在低温下表现出简单的几乎轴向各向异性和毫秒量级的相位相干时间。各向异性能是可调的使用外部施加的电场。这可用于电控制自旋叠加的相位，并利用共振微波电场驱动自旋跃迁。
2012-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
