Exactly solvable model of the ferroelectrics hysteresis loops control by the external electric field
本文建立了晶体铁电材料在可变外电场作用下开关过程的动力学理论。导出了基本方程组，得到了任意含时外场下的精确解析解。数值研究了电滞回线形状与外电场参数之间的关系。数值计算结果与实验结果吻合良好。PACS：77.80.Fm，77.80.Dj，77.80.-关键词：铁电体，开关过程，磁滞曲线，极化
2013-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the ac Dynamics of Ferroelectric Domains by Investigating the Frequency Dependence of Hysteresis Loops
通过测量外延铁电电容器在不同频率和温度下的电滞回线，研究了交流电场下的非平衡畴壁动力学。极化切换主要是由热激活蠕变运动在较低的频率，并在较高的频率下由粘性流运动。蠕变和流动状态之间的动态交叉揭示了滞后回线的两个频率相关标度区域。基于这些发现，我们构建了一个动态相图的滞后铁电畴动力学在交流电场的存在。
2010-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically induced ferroelectricity in Cu2MnSnS4 and Cu2MnSnSe4
利用Landau相变理论和从头算密度泛函理论研究了Cu 2 MnSnS 4的磁致铁电性.正如所预期的朗道方法，从头计算表明，非零铁电极化P沿y方向诱导的Mn自旋发生在Cu 2 MnSnS 4的奇特的反铁磁配置。通过密度泛函理论和朗道方法计算的P之间的比较清楚地表明，铁电性主要由海森堡交换项驱动，而相对论项仅在很小程度上驱动。与先前具有磁感应铁电性的共线反铁磁体（例如AFM-E HoMnO 3）的例子不同，在磁有序时发生的离子位移非常小，因此交换-伸缩机制（即离子位移以使磁耦合能量最小化）在这里无效。相反，极化基础上的微观机制主要是电子起源。在这个框架中，我们提出了由相邻Mn磁矩诱导的Cu位点处的小磁矩在诱导P中起相关作用。最后，我们通过比较Cu 2 MnSnSe 4和Cu 2 MnSnS 4来研究阴离子的作用：与S-3 p态相比，Se-4p态更离域，能够更好地介导Mn-Mn相互作用，进而导致Se基化合物中的更高的铁电极化。
2010-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Direct observation of the proliferation of ferroelectric loop domains and vortex-antivortex pairs
我们发现了“条纹”图案的三聚铁电畴在六方REMnO 3（RE=Ho，-，Lu）晶体（低于铁电转变温度（Tc），达到1435 oC），在相反的涡旋图案在YMnO 3。这些条纹图案粗糙的外观与众多的环域通过热退火低于Tc，但条纹域图案转向涡旋-反涡旋域图案通过冻结过程时，晶体交叉Tc，即使相变似乎不是Kosterlitz无晶型。我们的六态时钟模型模拟的结果，也被困的拓扑缺陷的Kibble-Zurek机制的实验系统进行了比较。
2012-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Polar Properties and Hysteresis Loops in Multilayered Thin Films Ferroelectric/Virtual Ferroelectric
在Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）唯象理论框架下，计算了失配应变、表面能和有限尺寸效应对铁电/虚铁电多层薄膜相图、极性和电滞回线的影响。本文首次研究了由于薄膜和衬底晶格常数失配而引起的薄膜-衬底界面弹性形变对多层薄膜虚铁电SrTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$相图的影响。与体相BaTiO $_{3}$相比，在体相BaTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$薄膜中，可以存在六种结晶稳定的BaTiO $_{3}$相（顺电相和四方铁电相（FEc），两种单斜相（FEaac和FEac），以及两种正交相（FEa和FEaa）铁电相。计算了多层SrTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$薄膜中磁滞回线的主要极性特性（形状、矫顽场和自发极化）。结果表明，该系统表现出强烈的依赖性，其极性的SrTiO $_{3}$和BaTiO $_{3}$层的厚度上的属性，以及对弹性失配应变，与SrTiO $_{3}$发挥介电层的作用：层越厚，越强的是去极化场，这反过来，减少了自发极化的BaTiO $_{3}$膜。
2014-06-29 cond-mat.mtrl-sci
More ferroelectrics discovered by switching spectroscopy piezoresponse force microscopy?
由开关谱-压电响应力显微镜（SS-PFM）获得的铁电材料的局部电滞回线通常被认为是铁电开关的典型特征。然而，在过去的几年中，在各种各样的非铁电材料中也观察到这样的电滞回线，这对SS-PFM中的局部电滞回线源于铁电性的观点提出了质疑。因此，研究SS-PFM测试中出现的局部磁滞回线的产生机理具有重要意义。本文提出，非铁电材料只要能在循环电场加载下表现出宏观D-E电滞回线，无论其内在物理机制是什么，在SS-PFM测试中也能表现出Maxwell力作用下的振幅蝶形回线和相位电滞回线。为了验证我们的观点，无论是宏观D-E和微观SS-PFM测试进行了钠钙玻璃和非铁电介质材料Ba 0.4Sr 0.6TiO 3。结果表明，这两种材料都具有D-E磁滞回线和SS-PFM相位磁滞回线，这很好地支持了我们的观点。
2014-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling of hysteresis loop and its applications in ferroelectric materials
为了更好地理解电滞回线的物理性质，我们建立了一个新的电滞回线模型，该模型将电场、温度和应力作为一个综合参数。该模型揭示了铁电材料电滞回线的形状是由几个变量决定的：极化饱和度、矫顽场、极化率和等效场。与实验结果的比较表明，该模型可以追溯极化与电场和温度的关系。作为该模型的应用，本文还给出了蓄能效率、电热效应和P（E，T）函数的计算公式。
2017-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of hysteresis phenomena in crystalline ferroelectrics: hysteresis loops shape control by means of electric field parameters
本文提出用弛豫型方程描述晶体铁电体中的畴变过程，并考虑了外电场的变化。在任意电场随时间变化的情况下，得到了这些方程的封闭解析形式的精确解。用数值方法分析了正弦外场频率与磁滞回线形状的关系。计算结果与实验数据定性一致。PACS：77.80.Fm，77.80.Dj，77.80.-关键词：铁电体，开关过程，磁滞，极化
2014-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Double hysteresis loops in proper uniaxial ferroelectrics
在Sn $_2$ P $_2$ S $_6$晶体中，首次观察到了体相单轴铁电体中的双类反铁电磁滞回线.量子非谐振子模型被用来描述这种偏振开关过程。这一现象与三阱局域势的自发极化涨落有关，三阱局域势的自发极化涨落对应于特定亚晶格中的位间相互作用和Sn $_2$ P $_2$ S $_6$模型晶体结构中两个亚晶格之间的相互作用。所获得的数据可用于三电平单元型存储器技术的开发。
2018-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Voltage controlled awakening of memristor-like dynamic current-voltage loops of ferroelectric triglycine sulphate
为了研究“铁电体上离子-电子混合导体”型结构中的极化反转特性，采用了氢键键合的分子铁电晶体硫酸三甘氨酸（TGS）。本文研究了用真空镀银和用水-乙醇混合液稀释的银浆两种不同电极对极（010）TGS薄板进行切割时的动态电流-电压（I-V-）回线。在矫顽电压的低电压附近电铸之后，在进一步的循环期间，I-V环形状的可逆变换发生从典型的非线性双稳态到典型的忆阻系统，然后到典型的铁电体（反之亦然），其中拉伸电压幅度依次增加（减少）。忆阻器类型的I-V环的这种“唤醒”和“入睡”显然与带电物质的可逆电迁移和积累（例如，质子），在TGS的水合表面层中作为电化学电容器-铁电体结构的组分。所观察到的转换可以解释通过考虑耦合的离子转移和极化反转，考虑到内置的化学不均匀性的边界的摆动的条件下的线性和/或非线性动力学的离子漂移和离子浓度极化所引起的带电物种转移下施加的电压。
2021-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Origin of ferroelectric-like hysteresis loop of CaCu3Ti4O12 ceramic studied by impedance and micro-Raman spectroscopy
观察到CaCu_3Ti_4O_（12）（CCTO）陶瓷的类铁电磁滞回线。我们发现，这种不寻常的功能并不产生从位移的Ti离子在TiO 6八面体，但显然来自电荷在晶界组成的CuO层。在阻抗谱中发现晶界电荷的弛豫时间为2.9毫秒，几乎对应于1 kHz的P-V反采样频率。根据显微拉曼图谱，CuO层被发现在晶界中，并且与CCTO晶粒完全区分开。
2011-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Depolarizing field and "real" hysteresis loops in nanometer-scale ferroelectric films
我们详细分析了Kim等人[Phys. Rev. Lett.] 95，237602（2005）]。利用Landau理论计算了SrRuO 3/SrTiO 3衬底上应变BaTiO 3薄膜的均匀态临界厚度及其畴形成稳定性。而前者（2.5nm）与从头计算给出的相同，实际临界厚度由畴设定为1.6nm。极化弛豫有较大的Merz激活场。值得注意的是，结果显示了一个负斜率的“实际”磁滞回线，一个标志的域结构在理想的薄膜与不完善的屏蔽。
2006-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Concurrence of ferroelectric, dielectric and magnetic behaviour in Tb2Ti2O7 pyrochlore
报道了用两步固相反应法制备的Tb_2Ti_2O_7烧绿石的铁电性能。从382 K观察到的凹P-E（极化与电场）回路证实了铁电性，低于该回路保持为尖形或香蕉形。介电图清楚地显示了在383 K的异常和磁性数据揭示了从380 K支持所观察到的铁电有序的偏差。讨论了Tb_2Ti_2O_7的铁电性来源于TiO_6八面体的结构畸变。
2020-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Description of Ferroelectric and Pyroelectric Hysteresis in the Disordered Ferroelectric-Semiconductor Films
我们修改了Landau-Khalatnikov方法，并表明极性晶格和屏蔽带电缺陷决定无序铁电半导体的响应。该系统在外场作用下表现出空间非均匀的开关，而Landau-Khalatnikov模型描述的是在热力学矫顽场附近热释电系数峰尖锐的均匀开关。该模型给出了更真实的热释电磁滞回线形状，在矫顽场附近没有任何峰值，定性和定量地描述了典型的Pb（Zr，Ti）O_3和（Sr，Ba）Nb_2O_6薄膜的热释电磁滞回线。
2006-02-01 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
Magnetic and microwave properties of (Ni,Co)Fe2O4-ferroelectric and (La,Ca,Sr)MnO3-ferroelectric multilayer structures
对具有强磁电耦合的层状铁磁-铁电氧化物进行了结构、磁性和铁磁共振特性的研究。样品中含有厚膜的铁氧体或取代镧锰的铁磁相和锆钛酸铅的铁电相，并在高温下烧结。结果表明，无缺陷的铁氧体，但由于在界面处的扩散锰氧化物参数恶化，并占在锰氧化物-PZT样品的磁电耦合差。
2003-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Modelling of Pyroelectric Response in Inhomogeneous Ferroelectric-Semiconductor Films
本文对Landau-Khalatnikov方法进行了改进，证明了非均匀铁电-半导体薄膜的热释电响应可以用六个序参量的耦合方程来描述：平均位移及其均方涨落和与电荷缺陷密度涨落的相关性，平均热释电系数及其涨落和与电荷缺陷密度涨落的相关性。与Landau-Khalatnikov型方程相比，耦合方程描述了热释电响应的非均匀反转，热释电系数在热力学矫顽场附近出现尖锐的峰。在我们的模型框架内，热释电的磁滞回线变得更加平滑，薄和低，以及热释电系数峰附近的矫顽场完全消失的缺陷引起的无序的增加。这种效应类似于弛豫铁电体中铁电滞回线的“正方形到细长形的转变”。缺陷浓度的增加也导致无序铁电体典型的矫顽场急剧下降。掺杂和非均匀铁电体的热释电磁滞回线通常具有典型的光滑形状，没有任何热释电系数峰，矫顽场值远低于热力学值。因此，我们的方法定性地解释了现有的实验结果。我们的模型和典型的Pb（Zr，Ti）O_3-膜的热释电和铁电回路之间的定量协议已经得到。
2005-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Origin of ferroelectricity in high $T_c$ magnetic ferroelectric CuO
“磁性铁电体”已经在广泛的螺旋磁体中发现。然而，这些材料都遭受低临界温度，其通常低于40 K，由于强自旋挫折。最近发现CuO在更高的有序温度（$\sim$ 230 K）下具有多铁性。为了阐明CuO高有序化温度的起源，我们通过第一性原理方法研究了CuO的结构、电子和磁性。我们发现，CuO具有非常特殊的近公度螺旋磁结构，这是通过Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用稳定。CuO的自旋阻挫效应相对较弱，这是该化合物具有高有序温度的主要原因之一。我们认为，高$T_c$磁性铁电材料可以在类似于CuO的磁性结构的双子晶格中找到。
2012-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Successive ferroelectric orders and magnetoelectric coupling without long-range magnetic order in highly frustrated pyrochlore compounds: Sm$_2$Ti$_{2-x}$V$_x$O$_7$
本研究在阻挫烧绿石化合物Sm$_2$Ti$_{2-x}$V$_x$O$_7$中发现了无长程磁序的连续铁电转变与显著磁电耦合，并证明V掺杂可进一步调控磁电耦合性能。
2024-07-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Novel magnetic and ferroelectric behaviors observed in alpha Fe2O3 particles
以NaHB_4为还原剂，采用还原反应法和常规烧结工艺制备了α-Fe_2 O_3粉体。利用Rietveld精修剖面对所制备的Fe 2 O3进行了XRD分析，结果表明所制备的Fe 2 O3具有铁磁结构（赤铁矿）。VSM回线具有明显的室温弱铁磁性，形状各向异性效应可能会引入箍缩磁滞回线。同时具有“五重”铁电滞回线的α-Fe_2 O_3的铁电行为证实了这种结构的Fe_2 O_3是一种新型的多铁性材料。
2020-09-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Helicoidal magnetic structure and ferroelectric polarization in Cu3Nb2O8
结合第一性原理计算和我们的自旋诱导铁电极化模型，我们研究了Cu_3Nb_2O_8的共面螺旋磁结构和铁电极化的起源.共面螺旋自旋态来自于各向同性交换相互作用之间的竞争，而铁电极化来自于具有轻微自旋倾斜的对称交换伸缩。然而，极化的方向不是由自旋旋转平面的取向决定的。
2012-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Origin of ferroelectricity in high-$T_c$ magnetic ferroelectric CuO
氧化铜是一种独特的磁性铁电材料，其转变温度显著高于液氮的沸点。然而，高T $_c$多铁性在CuO中的机制仍然令人困惑。本文采用结合第一性原理计算和有效的哈密顿量模型，阐明了CuO高温$_c$多铁性的机制.我们发现，CuO包含两个磁性子晶格，具有较强的intrasublattice相互作用和较弱的挫折intersublattice相互作用，这可能是该化合物的高有序温度的主要原因之一。弱的自旋挫挫导致无公度的自旋激发，其显著地增强了多相的熵，并最终使CuO中的该相稳定。
2012-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic effect on off-field ferroelectric hysteresis loop in piezoresponse force microscopy
压电响应力显微镜（PFM）已被广泛利用作为一个通用的和不可或缺的工具来理解和分析纳米铁/压电性能，通过检测样品表面上的局部机电响应。然而，已经发现，机电响应不仅源于压电性，而且还源于其他因素，如静电效应。在这项研究中，我们探讨了在一个原型的铁电薄膜通过施加一个外部电压的底部电极在测量过程中的表面电位诱导的静电效应的依赖性的离场PFM电滞回线。我们简化的情况下，通过等同的表面电位的直流电压波形的变化和预测的贡献的表面电位引起的静电效应的PFM磁滞回线。实验结果与我们的预测基本一致，矫顽电压随表面电位线性下降，而饱和振幅和压电响应几乎保持不变，这是由于铁电薄膜具有较大的压电系数.
2020-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Peculiarities of polarization switching in ferroelectric semiconductors with charged inhomogeneities
我们提出了带电缺陷铁电半导体极化反转特性的唯象描述和占主导地位的非本征导电。我们修正了Landau-Ginsburg方法，证明了上述非均匀系统的宏观状态可以用三个序参量的三个耦合方程来描述。无论是实验观察到的矫顽场值远低于热力学和各种磁滞回线变形（轻微，收缩和双循环）已获得在我们的模型的框架。这些结果定性地解释了掺Ce的SBN单晶、掺Nd的PZT薄膜和掺La的PZT陶瓷等铁电体材料中的铁电开关现象。
2004-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Long wavelength magnetic and magnetoelectric excitations in the ferroelectric antiferromagnet BiFeO3
我们对铁电反铁磁物质BiFeO 3的磁激发进行了太赫兹光谱研究。我们解释所观察到的光谱的长波磁共振模式的正常模式的材料的摆线反铁磁结构。我们发现，调制Dzyaloshinski-Moriya相互作用导致分裂的面外共振模式。我们还指定一个观察到的吸收线的电磁子激发，结果从铁电极化和摆线磁结构的BiFeO 3之间的磁电耦合。
2011-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Structural, Ferroelectric, Magnetic and Magnetoelectric Response in Multiferroic (1-x)Bi(Ni1/2Ti1/2)O3-PbTiO3/xNi0.6Zn0.4Fe2O4 Particulate Composites
采用铁电相Bi（Ni_（1/2）Ti_（1/2））O_3-PbTiO_3和磁性相（Ni，Zn）Fe_2 O_4的准同型相界组成制备了多铁性颗粒复合材料。铁电相具有共存的单斜和四方钙钛矿结构，空间群分别为Pm和P4 mm，而磁性相具有尖晶石立方结构，空间群为Fd 3 m。Rietveld结构分析表明，铁电相的四方性（c/a）随磁性相浓度的增加而不断增加，表明铁电相和磁性相之间存在部分离子扩散。（1-x）Bi（Ni_（1/2）Ti_（1/2））O_3-PbTiO_3/x（Ni，Zn）Fe_2 O_4的穆斯堡尔谱表明，当x=0.2时，样品具有类超顺磁性。对于x=0.4和0.6的组合物，磁有序增加，对于富含磁性相的组合物，x=0.9的组合物完全转变为亚铁磁。与铁电体或磁性体不同，（1-x）Bi（Ni_（1/2）Ti_（1/2））O_3-PbTiO_3/xNi_（0.6）Zn_（0.4）Fe_2 O_4复合材料具有较大的磁电系数（30 mV/Oe-cm），有望成为多功能材料。
2018-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Vortex Ferroelectric Domains, Large-loop Weak Ferromagnetic Domains, and Their Decoupling in Hexagonal (Lu, Sc)FeO3
自发铁电极化和净磁矩的直接畴耦合可导致巨磁电耦合，这对实现多铁性材料的相互控制和实际应用至关重要。最近，理论上预测了六方晶系LuFeO 3中可能存在的体畴耦合、铁电性和弱铁磁性的相互控制。在这里，我们报告的第一个成功的高度可裂解的Sc-稳定的六角Lu0.6Sc0.4FeO3（h-LSFO）单晶的生长，以及第一次可视化的涡FE域和大循环WFM域的固有的三叶草图案。涡流场的尺寸约为0.1-1 μm。另一方面，环形WFM畴的尺寸约为100 μm，并且不存在FE和WFM畴壁的互锁。这强烈地表明了h-LSFO中FE和WFM之间的解耦。根据理论预测，畴解耦可以解释为极化和占主导地位的面内反铁磁自旋之间的结构介导耦合的结果，这揭示了h-LSFO中FE，WFM和反铁磁顺序之间有趣的相互作用。我们的结果还表明，磁拓扑荷往往是相同的结构拓扑荷。这可能提供了新的见解，诱导的直接耦合之间的磁性和铁电介导的结构扭曲，这将是有用的，为未来的应用多铁性。
2018-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Artificial ferroelectric-like hysteresis in antiferroelectrics with non-uniform disorder
针对反铁电体出现类铁电磁滞的现象，本研究提出唯象模型解释其源于不同转变场的无序反铁电回线叠加，并在PbZrO₃和PbHfO₃薄膜中通过引入非均匀无序实现该现象，揭示了无序对反铁电性能的影响并拓展了功能调控可能性。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous change in leakage and displacement currents after electrical poling on lead-free ferroelectric ceramics
本文报道了一种三价非极性阳离子Al取代的P4 mm空间群四方相无铅铁电陶瓷NBT-BT的极化、位移电流和漏电流行为。在电极化条件下，漏电流降低了近三个数量级，显著改善了微结构、极化和位移电流。有效的极化能中和畴钉扎，在晶界捕获电荷，用基体中的自由载流子填充氧空位，从而使宏观极化饱和。E-极化将香蕉型极化回路改变为真正的铁电回路。
2015-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically driven ferroelectric order in Ni$_3$V$_2$O$_8$
结果表明，Ni $_3$ V $_2$ O $_8$的长程铁电有序和无公度磁有序同时出现在单一的相变中.自发极化的温度和磁场依赖性显示了磁序和铁电序之间的强耦合。我们确定磁对称性的连续相变，通过约束数据与朗道理论相一致的系统。这一唯象理论解释了我们观察到的自发极化被限制在沿晶体b轴的方向上，并预言其大小应与磁序参量成正比。
2005-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically induced electronic ferroelectricity in half-doped manganites
采用密度泛函理论和模型计算相结合的方法，我们证明了一种典型的电荷有序半掺杂锰氧化物La $_{1/2}$ Ca $_{1/2}$ MnO $_3$是多铁性的.一个特殊的电荷轨道排序和倾向于形成自旋二聚体的组合打破反转对称性，导致铁电基态的极化高达几个$μC/cm^2$。不适当的铁电性的存在并不取决于这种材料的激烈争论的结构细节：在齐纳极化子结构中，我们发现了一个类似的戏剧性的铁电响应与纯磁性起源的大极化。
2008-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic, magnetic and ferroelectric properties of rhombohedral AgFeO2: an ab initio study
在密度泛函理论的框架下，采用第一性原理计算方法，研究了三角晶格反铁磁体AgFeO_2的电子结构、磁性和铁电极化，并与同结构体系CuFeO_2进行了比较.计算结果表明，自旋轨道相互作用对AgFeO 2的磁性起着重要的作用，并可能是导致其与CuFeO 2不同的磁基态的原因.对AgFeO_2铁电极化的计算表明，自发极化是由自旋轨道耦合引起的自旋非共线排列引起的。我们的计算还表明，除了电子的贡献，晶格介导的贡献的极化AgFeO 2也很重要。
2017-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Compton profile in non-magnetic ferroelectrics
磁康普顿散射是用于探测具有净自旋极化的铁磁或亚铁磁材料中的磁性的既定工具。在这里，我们表明，违反直觉，{ \it非磁性}系统也可以有一个非零磁康普顿配置文件，提供了空间反演对称性被打破。磁康普顿分布在动量上是反对称的，并且如果反转对称性被电场可切换铁电畸变打破，则可以使用电场反转。我们表明，磁康普顿轮廓及其电气控制的基本物理方便地描述在$k$ -空间磁电多极，这是互惠的实空间电荷偶极子与破缺反转对称。使用原型的铁电钛酸铅，PbTiO $_3$，作为一个例子，我们表明，铁电极化引入了自旋不对称的动量空间，对应于一个纯粹的$k$ -空间磁电环矩。这又表现为反对称的磁康普顿轮廓，其可以使用电场反转。我们的工作提出了一个实验路线，直接测量和调谐隐藏的$k$空间磁电多极通过其磁康普顿轮廓。
2021-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Space Charge Effects in Ferroelectric Thin Films
采用唯象的Landau-Ginzburg-Devonshire理论，数值研究了空间电荷对铁电体磁滞回线和场分布的影响。铁电体完全耗尽和部分耗尽的情况已经被考虑。一般来说，增加带电杂质的数量会导致极化和矫顽场值的降低。在部分耗尽的情况下，观察到平方环，并提出了一种方法来识别完全耗尽的样品实验从介电和极化测量单独。不寻常的场分布发现更高的掺杂剂浓度有一些有趣的影响泄漏机制和限制的范围内的有效性通常的半导体方程的载流子输运。
2006-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity driven by the non-centrosymmetric magnetic ordering in multiferroic TbMn_2O_5: a first-principles study
采用第一性原理计算研究了多铁性TbMn $_2$ O $_5$的基态结构、电子和磁性.结果表明，TbMn $_2$ O $_5$的铁电性是由非中心对称的磁有序驱动的，而没有引起自旋轨道耦合和非共线自旋.该化合物中的{ \it本征}电极化的强度计算为1187 $nC\cdot$ cm $^{-2}$，比以前认为的大一个数量级。
2007-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Guided search for desired functional responses via Bayesian optimization of generative model: Hysteresis loop shape engineering in ferroelectrics
跨多个学科的预测建模的进展已经产生了能够在预测材料的宏观功能响应方面具有高准确性的生成模型。相应地，感兴趣的是逆问题的模型参数，将产生所需的宏观响应，如应力-应变曲线，铁电迟滞回线等，在这里，我们建议和实施一个高斯过程为基础的方法，允许有效地采样退化参数空间的一个复杂的非本地模型的输出区域的参数空间产生所需的功能。我们讨论了采集函数和采样函数的具体适配，以使过程高效，并平衡对多个可能的最小值的参数空间的有效探索和对目标行为优化的感兴趣区域进行密集采样的利用。这种方法通过铁电材料中的磁滞回线工程来说明，但可以适用于其他功能和生成模型。该代码是开源的，可在[github.com/ramav87/Ferrosim]获得。
2020-08-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electric field driven magnetic domain wall motion in ferromagnetic-ferroelectric heterostructures
研究了铁磁-铁电异质结构中外加电场诱导的磁畴壁动力学。在传统的驱动机制，其中MDW运动是由磁场或电流直接感应，MDW运动出现在这里作为强钉扎的MDW到铁电畴壁（FDW）通过局部应变耦合的结果。通过进行广泛的微磁模拟，我们发现几个动力学制度，包括不稳定性，如自旋波发射和复杂的变换的MDW结构。在所有情况下，MDW的时间平均速度等于FDW的速度，表明没有Walker击穿。
2014-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization Reversal by Electric-Field Decoupling of Magnetic and Ferroelectric Domains Walls in Multiferroic-Based Heterostructures
我们证明了与反铁磁多铁性材料（LuMnO 3）接触的铁磁体的磁化强度可以通过电场脉冲快速反转，并且磁交换偏置的符号可以等温地切换和恢复。由于LuMnO3不是铁弹性的，我们的数据最终表明，这种开关是不介导的应变效应，而是一个独特的电场驱动的铁电和铁磁畴壁去耦。它们独特的动力学对于所观察到的磁开关是必不可少的。
2010-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Relationship between Magnetic Structure and Ferroelectricity of LiVCuO4
本文用中子散射法研究了多铁性系统LiVCuO_4的单晶样品在不同磁场H下的介电常数和铁电极化率P，并研究了磁结构与铁电性的关系。沿a和b轴施加的2 T以上的磁场H显着抑制铁电极化。在H=0时证实了螺旋轴平行于c的螺旋磁结构，而对于H//a，随着H的增加，自旋翻转转变发生在H=2 T处，此时螺旋轴的方向改变为平行于H的方向。发现在H=0时沿a方向的铁电极化与中子磁散射强度成正比，表明磁序与铁电性的出现密切相关。结合已有的理论，讨论了LiVCuO_4的磁结构与铁电性之间的关系。
2007-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Switching of both local ferroelectric and magnetic domains in multiferroic Bi0.9La0.1FeO3 thin film by mechanical force
除了电场和磁场外，多铁性材料中有序参数的交叉耦合无论从实际应用还是从基础研究的角度来看都是非常有必要的。近年来，机械力通过电弹耦合作用在铁电材料中实现铁电有序参数的转变引起了人们的极大关注。利用扫描探针显微镜系统研究了多晶多铁性Bi 0. 9 La 0. 1FeO 3薄膜的机械力诱导极化和磁化反转。压电响应力显微镜和磁力显微镜的响应表明，Bi 0. 9 La 0. 1FeO 3薄膜中的铁电畴和磁畴都可以通过机械力和电场实现开关。由机械力产生的高应变梯度被证明是能够诱导铁弹开关，从而诱导铁电偶极子和磁自旋翻转在我们的薄膜，作为电-弹耦合和磁电耦合的结果。在室温下的铁电和磁畴的机械力控制的演示提供了一个新的自由度的操纵多铁性，并可能导致新的功能的设备。
2016-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field control of ferroelectric polarization and magnetization of LiCu2O2 compound
采用基态为椭球螺旋结构的LiCu_2O_2化合物的自旋模型。在考虑链间耦合和交换各向异性的情况下，我们对二维晶格在旋转磁场中的磁电性质进行了蒙特卡罗模拟。在磁化曲线和极化曲线中观察到显著的各向异性响应，定性地与实验中检测到的行为相一致。此外，还详细探讨和分析了不同大小的磁场的影响。随着磁场的增加，表现出一个更平滑的极化的角度依赖性，表明磁和铁电之间的强相关性的订单。
2014-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Pinning of magnetic domain walls in multiferroics
研究了周期性铁电畴结构背景下反铁磁畴壁的行为。它已被证明，由于与铁电畴结构的相互作用，ADW的结构和能量的变化。铁电畴界对磁自旋起钉扎作用，自旋密度在铁电畴壁附近发生变化。ADW的能量在一个坐标上成为一个周期函数，该坐标是ADW相对于铁电畴结构的位置。结果表明，当ADW的中心与铁电壁重合时，磁畴壁的能量达到最小值，周期性铁电结构为ADW产生周期性磁导率。ADW的相邻平衡态由有限势垒分隔。
2010-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Landau-Ginzburg-Devonshire theory for electromechanical hysteresis loop formation in piezoresponse force microscopy of thin films
研究了压电响应力显微术中铁电薄膜电滞回线的形成，着重研究了针尖尺寸和薄膜厚度对电滞回线的影响，以及针尖电压频率对电滞回线的影响。在这里，我们使用一个组合的Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）理论的局部极化反转的描述与去耦近似的计算的局部piezosesponse回路的形状，矫顽电压和振幅。LGD方法能够解决磁滞回线形成的热力学和动力学。与“刚性”铁电近似相反，这种方法允许压电张量分量依赖于铁电极化和介电常数。该模型合理化的非经典形状的动态压电力显微镜（PFM）的循环。
2010-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic excitations in an ionic spin-chain system with a non-magnetic ferroelectric instability
磁和介电之间的互相关有望提供新的涌现现象。本文用$^1$ H-NMR研究了铁电基态的有机给体-受体自旋链系统TTF-BA的磁激发。在53 K时，NMR位移和核自旋弛豫速率$T_1^{-1}$的急剧下降标志着具有铁电有序的铁电相变。值得注意的是，NMR位移和$T_1^{-1}$的分析表明，TTF-BA中的顺磁自旋磁化率基本上被抑制，从预期的1D海森堡自旋。我们认为，自旋-晶格耦合和铁电不稳定性的协同作用，促进了具有铁电不稳定性的离子自旋系统中的非对称极性单态的形成。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A dynamical magnetic field accompanying the motion of ferroelectric domain walls
最近提出的动态多铁性效应描述了从随时间变化的电极化的强度产生磁化。在这里，我们表明，该效果可以导致一个磁场在移动的铁电畴壁，其中离子的重排对应于铁电极化的旋转时间。我们开发了一个表达式的动态磁场，并计算了相关的参数为例的90 $^\circ$和180 $^\circ$畴壁的钛酸钡$_3$使用结合密度泛函理论和唯象建模。我们发现，磁场达到了几个$μ$ T的顺序在中心的壁，我们提出了两个实验来测量的效果与氮空位中心磁强计。
2019-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Singe ferroelectric and chiral magnetic domain of single-crystalline BiFeO$_3$ in an electric field
我们报告极化中子散射和压电响应力显微镜研究毫米级单晶的多铁性BiFeO $_3$。在居里温度以下生长的晶体由单个铁电畴组成。两个独特电极化的强度方向，以及等效的螺旋磁畴的人口，可以通过电场可逆地切换。可以获得具有单- $q$单螺旋自旋螺旋的铁电单畴。这种水平的控制，迄今为止无法实现的薄膜，使单晶BiFeO $_3$的多铁性研究的一个有前途的对象。
2008-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric and Magnetic Domains in LuFe2O4 Observed by Scanning Probe Microscopy
LuFe_2O_4是一个多铁性体系，在~230 K以下同时表现出铁电性、电荷序和亚铁磁序。利用压电响应力显微镜（PFM）和静电力显微镜（EFM）对LuFe_2 O_4的铁电畴进行了成像，而磁畴则用磁力显微镜（MFM）进行了表征。比较PFM和EFM的结果，得出铁电性是电子起源的结论，而不是通常的位移。同时表征的铁电和磁畴的EFM和MFM，分别在同一个表面上的LuFe 2 O 4揭示，这两个域具有类似形状的不规则图案，但长度尺度是完全不同的。铁电畴的畴尺寸约为100 nm，而磁畴尺寸要大得多，可达1μm。我们还表明，在LuFe 2 O 4的不规则域的形成的起源不是外在的，而是内在的。
2014-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Experimental discovery of structure-property relationships in ferroelectric materials via active learning
铁电材料中结构和拓扑缺陷的新兴功能支撑了从畴壁电子学到高介电和机电响应的极其广泛的应用。其中许多已被发现和量化通过本地扫描探针显微镜方法。然而，到目前为止，对这些功能的搜索一直是基于试错法或使用辅助信息，如地形或畴壁结构，以识别潜在的感兴趣的对象，基于操作员的直觉或预先存在的假设，与随后的手动探索。在这里，我们报告了一个机器学习框架的开发和实现，该框架积极发现在电滞回线中编码的铁电材料中的局部畴结构和极化切换特性之间的关系。后者和描述符，如成核偏置，矫顽偏置，磁滞回线面积，或更复杂的功能的磁滞回线的形状和相应的不确定性被用来指导发现通过自动piezoresponse力显微镜（PFM）和光谱实验。因此，这种方法结合了机器学习方法的力量，以学习高维数据之间的相关关系，以及采集函数中编码的基于人类的物理见解。对于铁电体，该自动化工作流程表明，在场和离场磁滞回线的发现路径和采样点有很大不同，表明在场和离场磁滞回线由不同的机制支配。所提出的方法是通用的，可以应用于广泛的现代成像和光谱方法，从其他扫描探针显微镜模式，电子显微镜和化学成像。
2021-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Coupled magnetic-ferroelectric metal-insulator transitions in epitaxially-strained SrCoO$_{3}$ from first principles
采用第一性原理计算了钙钛矿结构SrCoO $_{3}$的外延应变相图。通过结合大的自旋-声子耦合与极化-应变耦合和带隙耦合到极性畸变，拉伸和压缩外延应变被认为是驱动体铁磁-金属（FM-M）相反铁磁-绝缘-铁电（AFM-I-FE）相，后者具有异常低的弹性能。在这些耦合的磁性-铁电金属-绝缘体相边界处，预期对所施加的电场和磁场以及应力的交叉响应。特别地，施加到AFM相的磁场或压缩单轴应力可以诱导绝缘体-金属转变，并且施加到FM-M相的电场可以诱导金属-绝缘体转变。
2011-04-14 cond-mat.mtrl-sci
On the magnetically driven ferroelectric phase in GdMnO3
在室温下，GdMnO 3是顺电顺磁的，具有正交对称的扭曲钙钛矿结构（空间群Pnma）。在冷却过程中，它经历了一个相变序列，即磁无公度相（k= Δ a*; Tc 1 = 42 K）和A型反铁磁相（Tc 2 = 27 K）。在低温下（T<12 K），沿a轴施加的磁场使反铁磁相不稳定，并诱导一级相变到磁相称调制相（δ =1/4），该相也是铁电的（P//c）。本文从对称性和朗道理论的角度分析了这种场诱导的相变。
2007-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of polarization switching in ferroelectric TGS and relaxor SBN crystals
在较宽的测量条件下，对常规的均相硫酸三甘氨酸（（NH_{2} CH_{2} COOH）_{3} \cdot H_{2} SO_{4} ; TGS）和弛豫型钛酸锶钡（Sr_{0.61} Ba_{0.39} Nb_{2} O_{6} ; SBN）晶体的极化反转动力学进行了对比实验分析。从微观结构、开关电流和D-E磁滞回线记录等方面收集了实验数据。电滞回线和介电谱与铁电微畴的结构有很强的联系。用双折射液晶（NLC）方法研究了畴结构动力学。
2013-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectrics Manipulate Magnetic Bloch Skyrmions in a Composite Bilayer
理论研究表明，复合双层（即，手性磁性/铁电双层）提供了电诱导磁性Skyrmions的可能性[Phys. Rev. \textbf{94}，014311（2016）]。在这篇文章中，我们提出了一个微磁模型，物理操纵的手征磁性薄膜与极化的铁电驱动系统通过逆磁电效应必不可少的磁性布洛赫Skyrmions传播。不同的传播速度、薄膜尺寸和磁电耦合强度所引起的效应强烈地影响着磁Skyrmions的质量和数量。
2016-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switching of sliding ferroelectricity and dynamical magnetic field in van der Waals bilayer induced by light
本研究针对电场调控范德华双层滑动铁电性存在的问题，提出激光脉冲调控方案，通过模拟证实其可实现铁电切换并产生多方向动态磁场，拓展了相关材料的器件应用潜力。
2024-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Coupled magnetic and ferroelectric excitations in PbFe_{1/2}Nb_{1/2}O_{3}
用中子散射方法研究了PbFe_{1/2} Nb_{1/2} O_{3}（PFN）的磁电耦合.在400 K以下出现铁电有序，这一点可以通过随温度软化和随后的区中心横向光学声子模能量（\hbar Ω {0}）恢复得到证明。在相同的温度范围内，磁相关性在太赫兹能量尺度上变得分辨率有限。与无序铁电体（即Pb（Mg，Zn）_{1/3} Nb_{2/3} O_{3}）的行为相反，我们观察到（\hbar Ω_{0}）^{2}的温度依赖性明显偏离线性。这种偏差通过磁激励的能量尺度的相应变化来补偿，如通过非弹性响应的第一时刻所探测的。短程铁电和反铁磁关联之间的耦合是一致的计算表明，铁电性是由位移的身体为中心的铁网站，说明磁铅弛豫在动力学制度的多铁性。
2013-09-29 cond-mat.mtrl-sci
