Prediction of a Giant Magnetoelectric Cross-Caloric Effect Around a Tetracritical Point in Multiferroic SrMnO$_3$
我们研究的磁电和电热响应的应变工程，多铁性SrMnO $_3$，使用的唯象朗道理论从\emph{first-principles}为基础的计算获得的所有参数。这允许对相应影响的大小做出现实的和特定材料的预测。我们发现，在附近的四临界点，磁性和铁电相界相交，一个电场有一个巨大的反铁磁顺序的影响，对应的磁电响应几个数量级大于传统的线性磁电。此外，强磁电耦合导致对电热效应的磁交叉热贡献，这使总热响应增加约60%。这为反铁磁多铁性材料在环境友好的固态冷却技术中开辟了新的潜在应用。
2019-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-Field-Dependent Raman Scattering in Multiferroic Bilayer Films: Evidence for Stress-Mediated Magnetoelectric Coupling
首次报道了Pb（Zr，Ti）O_3-CoFe_2 O_4双层多铁体系的磁场相关拉曼散射研究。纳米双层膜的声子频率随着磁场的变化而发生明显的变化，而单层Pb（Zr，Ti）O3膜则没有这种变化。CoFe 2 O 4层的磁致伸缩产生机械传递到Pb（Zr，Ti）O3层的应力，导致模式变化。观察到的磁场诱导软化的软模式的Pb（Zr，Ti）O3层承担着一个惊人的相似的直接磁电输出的双层，提供证据的应力介导的磁电耦合机制的多铁性双层。
2009-02-16 cond-mat.mtrl-sci
2D magnetoelectric multiferroics in MnSTe/In2Se3 heterobilayer with ferroelectrically controllable skyrmions
磁电效应和Skyrmions是凝聚态物理中的两个基本现象。在这里，使用第一性原理计算和蒙特卡罗模拟，我们提出了强磁电耦合可以证明在一个多铁性异质双层组成的二维（2D）MnSTe和α-In 2 Se 3。通过改变铁电体α-In 2 Se 3的电极化的强度，可以实现拓扑磁相的产生和湮灭，从而产生有趣的铁电可控Skyrmions。进一步揭示了这一特征与D2/ |KJ|的物理量密切相关，它一般适用于描述这种物理所需的条件。系统地讨论了它们的拓扑磁相随温度的变化规律。这些发现不仅极大地丰富了二维磁电多铁性材料的研究，而且为实现新的Skyrmionic器件概念开辟了一条有希望的途径。
2022-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric response of multiferroic BiFeO3 and related materials
提出了一种计算多铁性材料磁电响应的第一性原理方法。我们应用我们的方法BiFeO3（BFO）和相关的化合物，其中Fe被其他磁性物种取代。我们表明，在某些相关条件下，即，在不存在无公度自旋调制情况下，如在BFO薄膜和一些BFO基固溶体中，这些材料显示出大的线性磁电响应。我们的计算揭示了耦合的原子起源，并使我们能够确定最有前途的策略，以提高它。
2009-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Giant Magnetoelectric Effect in a Multiferroic Material with a High Ferroelectric Transition Temperature
我们提出了一个独特的例子，巨磁电效应在传统的多铁性HoMnO 3，其中极化是非常大的（~56 mC/m2）和铁电转变温度是高于磁有序温度的顺序。我们将巨磁电效应的独特性归因于具有大磁矩的稀土离子完全由偏心位移引起的铁电性。这一发现为设计具有大极化、高铁电转变温度和大磁电效应的多铁性材料提供了一条新的途径。
2008-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric susceptibility of antiferromagnetic multiferroics with cycloidal spin order at magnetoelectric effect associated with collinear component of spins
本文研究了自旋共线分量引起的磁电效应对Landau-Lifshitz-Gilbert方程的贡献，推导了摆线自旋序反铁磁体的自旋波色散关系，并解析求解了其电极化率与介电常数。
2025-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Long-Range Spin-Orbit-Coupled Magnetoelectricity in Type-II Multiferroic NiI$_2$
本文通过广义自旋电流模型、第一性原理计算和紧束缚方法，揭示了NiI₂中长程磁电耦合源于第三近邻自旋-轨道耦合及强eg-p跳跃，并预测了Bloch型斯格明子晶格，为设计强磁电多铁材料提供指导。
2025-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Tri-layer superlattices: A route to magnetoelectric multiferroics?
我们探索计算形成的三层超晶格作为一种替代方法相结合的铁电性与磁性，形成磁电多铁性。我们发现三层结构对超晶格极化的贡献与传统铁电体中的典型极化相比很小，并且可切换的铁电组分可以忽略不计。相比之下，我们表明，外延应变和“负压”可以产生大的，可切换的极化是兼容的磁性共存，即使在材料中没有活跃的铁电离子。
2007-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Interface induced giant magnetoelectric coupling in multiferroic superlattices
采用第一性原理计算研究了（BaTiO $_3$）$_n$ /（CaMnO $_3$）$_n$短周期超晶格的电磁性质. CaMnO $_3$层中的局部电极化的强度是显著的，与BaTiO $_3$层中的局部电极化相当。值得注意的是，电极化的强度几乎增加了一倍，当自旋配置从反铁磁到铁磁的超晶格中的变化，表明巨磁电耦合。这种磁电耦合的增强是由于在界面处的CaMnO $_3$层中的反铁畸变模式的抑制。
2011-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Designing Asymmetric Multiferroics with Strong Magnetoelectric Coupling
多铁性为电场控制磁性提供了令人兴奋的机会。不幸的是，单相多铁性适合在室温下这样的应用还没有被发现。在此，我们提出了一种新型的多铁性材料的概念，即“非对称多铁性”。在非对称多铁性材料中，两个局部稳定的铁电态是不对称等价的，导致这两个铁电态之间的磁性不同。此外，我们从第一性原理预测，具有LiNbO 3型结构的Fe-Cr-Mo超晶格是这样一个不对称的多铁性。强亚铁磁性，高铁电极化，和显着的磁性转变温度对极化的依赖性，使这种不对称的多铁性在室温下实现磁场控制的理想候选人。我们的研究表明，非对称多铁性可能为磁的电压控制提供一个新的舞台，并在自旋电子学和量子计算中找到它的应用。
2014-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced magnetoelectric coupling in two-dimensional hybrid multiferroic heterostructures
本文通过第一性原理计算预测CrCl3/CuCrP2S6范德华异质结具有增强且堆叠稳健的混合型多铁磁电耦合，并揭示其源于界面自旋局域场与邻近极化效应的协同作用。
2024-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneous Magnetoelectric Effect on Defect in Multiferroic Material: Symmetry Prediction
研究了多铁性材料晶格缺陷处磁化强度分布不均匀性（0度畴壁）的非均匀磁电效应。使用基于磁对称性的预测其体积中的电极化分布。结果发现，具有任何对称性的磁化分布不均匀性产生电极化。在微磁结构手性的范围内对结果进行了系统化。结果表明，所有具有非时不变手征的0度畴壁具有相同类型的磁化强度和极化强度的空间分布。
2010-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of multiferroic Pb(Zr0.57Ti0.43)O3-Pb(Fe2/3W1/3)O3 solid-solution thin films and their magnetoelectric effects
本文报道了用脉冲激光沉积法外延生长单相[Pb（Zr 0.57 Ti 0.43）O3]0.8[Pb（Fe 2/3 W 1/3）O3]0.2（PZT-PFW）固溶体薄膜。X射线衍射测试表明薄膜具有四方晶系结构。该薄膜在室温下表现出铁电性和弱铁磁响应。磁电效应进行了研究，非线性磁电系数进行了测量，发现是可比的多铁性六方锰氧化物，但至少两个数量级小于多晶PZT-PFW薄膜。
2010-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric coupling and decoupling in multiferroic hexagonal YbFeO3 thin films
本研究通过XMCD实验和朗道理论分析，揭示了六方YbFeO3薄膜中体相磁电退耦合与畴壁磁电耦合的机制，为电场调控磁态提供了证据。
2020-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Raman scattering study of delafossite magnetoelectric multiferroic compounds: CuFeO2 and CuCrO2
对磁电多铁性化合物CuFeO_2的声速测量表明，在TN_1 = 14 K时观察到的反铁磁相变可能是由R_（-3）m-> C_（2/m）赝本征铁弹相变（G. Quirion，M.泰戈尔，M. L. Plumer，O. A. Petrenko，Phys.Rev.B77，094111（2008））。在这种情况下，群论指出，与结构转变相关的序参量必须属于二维不可约表示Eg（x^2 - y^2，xy）。由于这种类型的转变可以由拉曼Eg模式驱动，我们在5 K和290 K之间对CuFeO 2进行了拉曼散射测量。考虑到同质多铁性化合物CuCrO 2在反铁磁转变TN_1 = 24.3K时可能表现出类似的结构变形，也进行了拉曼测量以进行比较。在环境温度下，在CuFeO 2中观察到的拉曼模式为omega_Eg = 352 cm^-1和omega_Ag = 692 cm^-1，而在CuCrO 2中检测到的拉曼模式为omega_E_g = 457 cm^-1和omega_Ag = 709 cm^-1。对模式温度依赖性的分析表明，所有模式的频率增加到5 K。这种典型的行为可以归因于非谐声子-声子相互作用。这些结果清楚地表明，在CuFeO 2和CuCrO 2中观察到的拉曼活性模式都没有驱动在Néel温度TN 1下观察到的伪固有铁弹转变。最后，在低于TN 2的CuCrO 2磁电相中观察到的约550 cm^-1的宽…
2011-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Robust magnetoelectric coupling in altermagnetic-ferroelectric type-III multiferroics
该研究提出一类由晶体对称性内锁铁电性与交变磁性的新型第III类多铁材料，通过第一性原理计算和磁光克尔效应证明铁电翻转可完全反转自旋极化，实现鲁棒磁电耦合，为下一代自旋电子器件设计提供理论依据。
2024-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable Rashba-type Dzyaloshinskii-Moriya interaction and skyrmion in two-dimensional magnetoelectric multiferroics
由于拓扑磁性在信息存储和逻辑技术中的应用前景，实现拓扑磁性及其电控制是自旋电子学的热点课题。在这里，我们揭示了这两个可以实现在二维（2D）磁电多铁性。利用第一性原理计算，我们证明了在具有垂直电极化的强度的二维多铁性材料中，通过Rashba效应可以诱导出强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction），这是形成奇异手征磁性的关键因素.我们验证了这种显着的双折射可以促进亚10 nm skyrmion在二维多铁性与垂直磁各向异性，如CrN单层。此外，在二维多铁性材料中，磁化和电极化的强度的存在为我们提供了独特的机会，有效地电控制的强度和手性的双金属，从而拓扑磁性。作为例子，我们介绍了四种具有不同手征性和极性的多铁性Skyrmions，它们可以被外场操纵。
2020-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Recent progress in first-principles studies of magnetoelectric multiferroics
在过去的几年里，结合磁性和铁电性能的材料产生了越来越多的兴趣，这是由于它们的不同性能和它们在新型磁电器件应用中的潜在效用。本文综述了基于密度泛函理论的计算第一性原理方法在这类磁电多铁性材料研究中的最新进展。特别是，我们展示了如何第一性原理方法已成功地用于解释多铁性材料的各种属性，并预测新的效果和新的系统，表现出多铁性。
2005-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Two-dimensional multiferroic NbPc COF with strong magnetoelectric coupling and room-temperature ferroelectricity
本研究通过密度泛函理论和蒙特卡洛模拟预测NbPc COF单层为I型多铁性材料，具有室温以上铁电转变和源于磁电同源的强磁电耦合，为有机纳米多铁器件设计提供新途径。
2025-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Symmetry analysis of magnetoelectric effects in perovskite-based multiferroics
在这篇文章中，我们进行了对称性分析的钙钛矿基多铁性：铋铁酸盐（BiFeO 3），正铬酸盐（RCrO 3），和Ruddlesden-Popper钙钛矿（Ca 3 Mn 2 O 7-like），作为三角形，菱形和四角晶系的多铁性的典型代表，并探讨晶体畸变对磁电性能的影响。我们确定的主要序参量为每个所考虑的结构，并获得其不变的组合符合特定的对称性。这种方法使我们能够分析在BixR 1-xFeO 3化合物的结构相变期间观察到的磁电效应的特征，并表明稀土亚晶格对新结构的对称性所允许的线性磁电效应产生了影响。它示出的磁电性能的正铬铁矿是由于附近的Cr 3+离子由于与旋转和变形的CrO 6八面体的扭曲所产生的磁和电偶极矩之间的耦合。对于第一次，这样的对称性的考虑实施在Ruddlesden-Popper结构的分析，这表明了实现磁电效应的可能性，在Ruddlesden-Popper阶段包含磁活性阳离子，并允许估计其优化所需的条件。
2022-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic and magnetoelectric nature of GaFeO3, AlFeO3 and related oxides
GaFeO_3、AlFeO_3及相关氧化物具有亚铁磁性，表现出磁介电效应。迄今为止，还没有证据表明这些氧化物具有铁电性和多铁性。我们已经研究了这些氧化物以及氧化物的组成Al 1-x-yGaxFe 1 + yO 3（x = 0.2，y = 0.2）可能的铁电性进行热释电测量。这些测量建立了在这些氧化物中在低于Nèel温度的低温下发生铁电性。它们还表现出显著的磁电效应。我们试图通过进行第一性原理计算来理解基于非中心对称磁有序和无序的铁电性的起源。
2012-08-12 cond-mat.mtrl-sci
First-order multi-k phase transitions and magnetoelectric effects in multiferroic Co3TeO6
本文对Co_3TeO_6的磁相序列进行了理论描述。由对应于不同波矢的耦合序参量引起的向公度多铁性基态的转变的强一阶特征与大的磁弹性效应有关，该磁弹性效应具有对原子间间距极其敏感的交换能。多铁性相的单斜磁对称性C2'允许自发极化和磁化以及线性磁电效应。弱铁磁畴的存在是由二次谐波产生测量实验验证。
2012-06-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroic materials and magnetoelectric physics: symmetry, entanglement, excitation, and topology
多铁性是指具有一个以上铁性序的材料，而磁电性是指磁性和电性之间的相互耦合。多铁性学科在21世纪的头十年里空前活跃，已成为凝聚态物理和材料科学的热门学科之一。在过去的十年中，一系列里程碑式的进展使我们对多铁性物理的理解变得更加全面和深刻，这进一步推动了这一令人兴奋的领域的研究前沿。随着更多的多铁性材料的出现和磁电性能的提高，其应用越来越近。虽然有关于2010年之前主要进展的开创性审查文章，但必须更新审查报告，介绍2010年以来取得的新成就。本文简要介绍了多铁性和磁电性的基本知识，总结了近六年来多铁性，特别是磁电性及其相关物理的重要研究活动。我们不仅考虑单相多铁性，而且考虑多铁性异质结构。我们解决有关磁电耦合的物理机制，使这个不同的学科的骨干可以突出。一系列关于晶格对称性，磁有序，铁电产生，电磁子激发，多铁性畴结构和畴壁动力学，以及多铁性异质结构中的界面耦合的问题，将在一个更新的物理框架中重新讨论。此外，一些新兴的现象和相关的物理，包括磁skyrmions和一般的拓扑结构与磁电将被讨论。
2016-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoelectric Phase Diagrams of Multiferroic GdMn2O5
研究了多铁性GdMn_2 O_5在外加磁场中的电磁性质，绘制了该材料的磁电相。由于强磁电耦合，介电常数对GdMn 2 O 5中的相界高度敏感，这允许构建场-温度相图。观察到几个相变是强烈的场依赖于相对于场的方向和强度。沿着晶体学a轴的磁场的相图很好地对应于由Gd磁矩的90度旋转引起的极化步骤。我们的结果支持两个铁电亚晶格，Mn-Mn和Gd-Mn与强R-Mn（4f-3d）相互作用的极化在RMn 2 O 5的模型。
2017-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxially Strained BiMnO3 Films: High-Temperature Robust Multiferroic Materials with Novel Magnetoelectric Coupling
铁电和铁磁有序共存的多铁性材料是磁电应用的理想材料。不幸的是，只有很少的铁电-铁磁多铁性（具有低磁临界温度）被发现。在这里，我们进行第一性原理计算的外延应变沿赝立方[001]方向生长的BiMnO 3薄膜的性能的影响进行调查。与具有中心对称C2/c空间群的体相基态不同，拉伸外延应变稳定了具有大极化（P > 80 μC/cm 2）和高居里温度（Tc预计在169 K和395 K之间）的铁磁和铁电Cc态。更重要的是，在多铁性Cc态中存在一种新颖的本征磁电耦合，易磁化轴可由外部电场控制。
2013-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-principles studies of multiferroic and magnetoelectric materials
多铁性材料是由于自旋、电荷、晶格和轨道自由度之间的相互作用而使两种或更多种铁性有序共存的材料。近年来，多铁性文献的爆炸性增长表明了人们对这一领域的兴趣正在迅速增长。在这些研究中，第一性原理计算在新型多铁性或磁电材料的实验解释、机理发现和预测中发挥了先驱作用。本文综述了第一性原理方法在多铁性、磁电效应和隧道结研究中的广泛应用和成功成果。特别是，我们介绍了我们最近开发的一些方法，例如，轨道选择性外势（OSEP）方法是研究多铁性或磁电性材料中有趣现象的有力工具。我们还总结了关于三种类型的磁性电控制的第一性原理研究，这是自旋电子学和多铁性的共同目标。本文对过渡金属氧化物铁电性的起源、铁电性与有序磁性的共存等问题进行了深入的探讨，对今后开发新型多铁性或磁电性材料具有一定的指导意义。
2015-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multiferroicity and Magnetoelectric Coupling in TbMnO3 Thin Films
本文报道了用脉冲激光沉积法在掺Nb的SrTiO_3（001）衬底上生长多铁性TbMnO_3薄膜及其功能特性。通过进行详细的磁性和铁电性能的测量，我们表明，在大块晶体中已知的自旋起源的多铁性可以成功地转移到TbMnO 3薄膜。同时，观察到异常的磁性转变和不寻常的磁电耦合有关的Tb的时刻，这表明在薄膜中的Tb的修改的磁配置相比，散装对应物。此外，它被发现，磁电耦合启用Tb矩甚至可以看到远高于Tb自旋有序温度，这提供了一个更大的温度范围内的磁电控制涉及Tb矩。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroicity and magnetoelectric coupling in α-CaCr2O4
通过热释电测量证实了α-CaCr_2 O_4的无公度螺旋磁相（低于TN，43 K）的铁电性。在TN以下存在磁电和磁介电耦合，且与磁场的平方成正比。从对称性分析，我们认为，外部电场的存在不稳定的对称2221'相和稳定的21'对称性。这提供了一个独特的系统，其中偏振变化的顺序参数振幅的第四度，并表现出一个消失的小值低于一阶过渡在TN，如实验所观察到的。
2011-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Realization of Semiconducting Layered Multiferroic Heterojunctions via Asymmetrical Magnetoelectric Coupling
二维（2D）半导体多铁性材料能够有效地耦合磁性和极化（P）有序，在纳米尺度的基础研究和技术应用中具有重要意义，但在自然界中却很少见。在这项研究中，我们提出了一个通用的机制，通过VDW异质结工程实现半导体二维多铁性，如在一个典型的异质结构组成的磁性双层CrI 3（双CrI 3）和铁电单层In 2Se 3。有趣的是，Se 4p和Cr 3d轨道之间的新型间接轨道耦合，由界面I 5 p轨道介导，在相反的P配置中是可切换的，从而导致意想不到的强非对称磁电耦合机制。因此，随着In_2Se_3引起的铁电势垒的显著增加，在相反的P组态中实现相反的磁序最终导致了Bi-CrI_3/In_2Se_3的新颖的多铁性。最后，我们证明，我们的机制一般可以应用到设计其他VDW多铁性，即使层厚度可调。
2020-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the magnetoelectric coupling effect in Pb(Zr0.2Ti0.8)O3/La0.8Sr0.2MnO3 multiferroic heterostructures
用近边X射线吸收谱研究了Pb（Zr0.2Ti0.8）O3/La0.8Sr0.2MnO3多铁性异质结构中Mn的电子价态与铁电极化的关系。我们观察到的Mn的吸收边与温度无关的位移与载流子调制引起的La0.8Sr0.2MnO3的化合价的变化，证明了磁电效应的电子起源。光谱，磁性和电学特性表明，大的磁电响应源于修改后的界面自旋配置，打开一个新的途径，在复杂的氧化物材料的电子自旋控制。
2010-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic rust: magnetoelectric effect in göthite, $α$-FeOOH
通过对称性分析、密度泛函理论计算和蒙特卡罗模拟我们证明了针铁矿$α$ -FeOOH在低于Néel温度$T_{\rm N}=400$ K时是线性磁电体.实验观察到的磁场诱导自旋翻转相变的结果是电极化的强度的方向改变或抑制。磁电系数计算值为0.24 $μ$ C m $^{-2}$ T $^{-1}$。针铁矿在自然界中的丰度使其成为最广泛的磁电材料。
2017-07-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoelectric training of multiferroic domains in Mn$_2$GeO$_4$
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Loughborough University（拉夫堡大学）；Paul Scherrer Institut（保罗谢勒研究所）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；University of Tokyo（东京大学）；Norwegian University of Science and Technology (NTNU)（挪威科技大学）
研究通过磁电训练实现Mn$_2$GeO$_4$中多铁域的可靠交叉耦合。
2026-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric interactions in polycrystalline multiferroic antiferromagnets CuFe(1-x)RhxO2 (x=0.00 and x=0.05)
研究了多晶反铁磁体CuFe_（0.95）Rh_（0.05）O_2和CuFeO_2中的磁电耦合。对于这两个样品，电极化的强度观察到的情况下，施加的外部磁场表明，多铁性研究陶瓷是值得研究的。所观察到的磁介电效应CuFe0.95Rh0.05O2在电极相支持存在的非共线反铁磁状态。有趣的是，该样品的电极化的强度可以被磁场抑制。的磁介电效应的相对大小的温度依赖性显示出不连续性，清楚地表明在极性和顺电反铁磁状态的磁介电耦合的不同机制。
2009-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Phase transitions in multiferroic BiFeO3 crystals, thin-layers, and ceramics: Enduring potential for a single phase, room-temperature magnetoelectric 'holy grail'
研究了多铁性铋铁氧体在磁场、外延应变和成分改性作用下的磁相变。这些从空间调制的自旋螺旋状态到同质反铁磁状态的转变伴随着潜在磁化强度的释放和线性磁电效应，使得BiFeO3基材料有效的室温单相多铁性。
2008-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Prediction of new multiferroic and magnetoelectric material Fe3Se4
目前，具有磁电耦合的多铁性材料在新型存储器件领域有着广泛的应用。在室温下制备具有强耦合铁电和亚铁磁有序结构的多铁性材料具有挑战性。硒化铁（Fe_3Se_4）单晶在室温下表现出铁电有序和磁有序共存的II型多铁性。我们研究了铁电金属Fe_3Se_4的晶格不稳定性、电子结构、铁电、亚铁磁有序和输运性质。态密度显示出在费米能级附近Fe-3d和Se-4p态的相当大的杂化，证实了其金属行为。Fe阳离子的磁矩遵循II型亚铁磁和铁电有序，计算出的总磁矩为4.25每晶胞（Fe 6 Se 8）。Fe-Se的强共价键性质导致其铁电性质。此外，对称性分析表明，3d-t2 g轨道有序的Fe亚晶格的倾斜是由于Jahn-Teller（JT）畸变引起的。这项研究为利用多铁性材料发展自旋电子学相关技术提供了进一步的见解。
2018-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the giant linear magnetoelectric effect in perovskite-like multiferroic BiFeO$_3$
本文研究了菱方多铁性BiFeO $_3$中线性磁电效应的机制。这项研究是基于对称性的方法的Ginzburg-Landau型，其中极化，反铁磁畸变，反铁磁动量矢量被视为有序参数。我们证明了BFO中的线性ME效应是由反铁磁畸变矢量在电场或磁场中的重取向引起的。的数值估计，这表明定量协议与最近的测量结果在薄膜样品，已进行。研究了外加静态电场显著增强磁电效应的可能性。所考虑的方法是有前途的解释高价值的ME效应的复合膜和异质结构与BFO。
2015-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Magnetoelectric and Magnetoelastic Properties of new multiferroic material NdFe3(BO3)4
在4.2-50 K温度范围内，在高达230 kOe的强脉冲磁场中，对钕铁硼硼酸盐NdFe_3（BO_3）_4沿不同晶向的磁性、磁电性和磁弹性进行了复杂的实验和理论研究。已经发现，钕铁硼酸盐以及钆铁硼酸盐是多铁性的。它具有大得多的电极化的强度（大于3 × 10^（-4）C/m^2），由磁场和巨二次磁电效应控制。稀土和铁子系统（~50 kOe）之间的交换场已确定的第一次从实验数据。基于晶体中Nd离子的磁对称性和量子特性的理论分析解释了强磁场中硼酸钕铁的磁电和磁弹性质的异常行为以及它们之间的相关性。
2006-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic Properties of Electrospun CFO-BCTSn Nanocomposites for Magnetoelectric and Magnetic Field Sensing Applications
Jozef Stefan Institute（约瑟夫·斯蒂芬研究所）；University of Picardie Jules Verne（皮卡第朱尔斯·凡尔纳大学）；Cadi-Ayyad University, Faculty of Sciences and Technology（卡迪·阿亚德大学科学与技术学院）；University Mohammed VI Polytechnic (UM6P)（穆罕默德六世理工大学）；Aix-Marseille University - CNRS（艾克斯-马赛大学-法国国家科学研究中心）；Institute of Physics AS CR（捷克科学院物理研究所）
本研究通过溶胶-凝胶电纺法合成了具有多铁性的CFO-BCTSn复合纳米纤维，通过电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和高分辨率透射电镜确认了其结构，展示了磁电耦合和压电性能，为纳米尺度磁电设备和磁场传感应用提供了新的材料基础。
2026-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Giant direct magnetoelectric effect in strained multiferroic heterostructures
采用基于第一性原理的计算方法，研究了铁电薄膜中铁磁衬底诱导的晶格应变引起的直接磁电效应。为此，计算了Pb（Zr0.52Ti0.48）O3薄膜在不同退极化场下的铁电极化应变灵敏度和薄膜介电常数随面内双轴应变的变化关系.据发现，ME电压系数与此应变的非单调变化，并可能达到巨大的值超过100 Vcm-1 Oe-1的应变范围内，可以通过控制的电边界条件。
2012-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Converse Magnetoelectric Effects in Fe3O4/BaTiO3 Multiferroic Hybrids
对逆磁电效应的定量理解，在非本征多铁性混合体中，作为所施加的电场的函数的磁化强度的变化是未来自旋电子器件开发的关键先决条件。本文详细研究了室温下在铁电BaTiO_3衬底上的亚铁磁Fe_3O_4薄膜的应变介导逆磁电效应。实验结果与基于双区模型的数值模拟结果吻合良好。这表明，电场诱导的Fe3O4薄膜中的磁状态的变化可以很好地描述为在BaTiO 3衬底中存在两个不同的铁弹畴，导致在Fe3O4薄膜中的两个不同的应变区域具有不同的磁性。两区模型可以预测由铁磁薄膜和铁弹衬底组成的多铁性混合结构中的逆磁电效应。
2013-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
On the magnetoelastic and magnetoelectric couplings across the antiferromagnetic transition in multiferroic BiFeO3
明确的异常晶格热膨胀（偏离线性变化）和弹性性能（软化的声速）在反铁磁顺磁过渡观察到在原型多铁性BiFeO 3使用皮秒声泵探测和高温X射线衍射实验相结合。类似的异常也证明了使用第一性原理计算支持我们的实验结果。这些计算加上我们发展的一个简单的Landau类模型，使我们能够理解T_N处的弹性软化和晶格变化，这是磁致伸缩与电致伸缩和磁电耦合相结合的结果，当达到临界T_N温度时，这些耦合使高温参考相的弹性常数重新归一化。
2018-12-10 cond-mat.mtrl-sci
An Effective Model of Magnetoelectricity in Multiferroics $RMn_2O_5$
本文提出了一个有效的模型$RMn_2O_5$来解释多铁性材料的相图和磁电耦合机制。我们表明，在$RMn_2O_5$的磁电耦合的性质是两个伊辛型订单之间的耦合，即，铁电秩序在b轴，和两个阻挫反铁磁链之间的耦合磁秩序。受抑的磁结构驱动系统到一个无公度的相变，这可以被理解为一个共线或共面之间的竞争秩序源于“秩序无序”机制和手征对称性秩序。计算了低能激励，分析了外加磁场对低能激励的影响。预测了在无公度相的电磁振子谱的独特特征。
2007-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of universal topological magnetoelectric switching in multiferroic GdMn2O5
本文报告了多铁GdMn2O5中拓扑磁电开关的同步磁电循环操作，相比纯磁循环可在更宽参数空间实现且持续至居里温度，其拓扑行为源于自由能景观的精细调控。
2025-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced polarization, magnetoelectric response and possible bi-multiferroic phase separation in Tb_{1-x}Ho_xMnO_3
合成了一系列具有正交晶系结构的锰氧化物Tb_（1-x）H_xMnO_3（0<=x<=0.6），并对其多铁性进行了详细的研究。所有样品在温度变化时都发生了连续的磁转变，Mn 3+螺旋自旋有序和稀土自旋有序都随着x的增加而被抑制。在0.2<x<0.4的范围内，极化和磁电响应都有明显的增强，这可能是由于螺旋和E型自旋序之间可能存在的竞争。基于双eg轨道双交换模型进行了理论计算，结果支持多铁性相分离的假设。
2009-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Out-of-plane ferroelectricity, magnetoelectric coupling and persistent spin texture in two-dimensional multiferroics
研究表明外延应变可在二维 Ruddlesden–Popper 衍生物中稳定面外铁电相，并实现铁电切换联动的磁矩与自旋织构 90 度旋转。
2025-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature giant magnetotranstance effect in single-phase multiferroics
单相多铁性材料通常被认为是无用的，因为弱的磁电效应，低的工作温度，和小的电极化的强度由磁序诱导。因此，目前对磁电效应应用的研究主要集中在多铁性异质结构和复合材料上。本文报道了单相多铁性材料在外加磁场作用下的室温巨效应。在1000 Oe的低磁场作用下，自旋驱动六角铁氧体BaSrCo2Fe11AlO22和Ba0.9Sr1.1Co2Fe11AlO22的线性磁电系数发生了几个数量级的变化，在室温下产生了巨磁致跃迁（GMT）效应. GMT效应与磁性多层膜中的巨磁电阻（GMR）效应相当，从而为单相多铁性材料的实际应用打开了一扇大门。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Identifying the Magnetoelectric Modes of Multiferroic BiFeO$_3$
我们已经确定了四个磁电模式的多铁性BiFeO $_3$使用太赫兹光谱测量。通过包括沿电极化的强度方向的易轴各向异性的影响，获得了与观察到的峰的极好的协议。通过扭曲摆线自旋状态，各向异性将$Ψ_{\pm 1}$模式分裂成20和21.5 cm $^{-1}$处的峰，并激活27 cm $^{-1}$处的较低$Φ_{\pm 2}$模式（T=200 K）。在21.5 cm $^{-1}$处，用上$Ψ_{\pm 1}$模式识别电磁振子。我们的结果也解释了最近的拉曼和非弹性中子散射测量。
2012-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
New iron-based multiferroics with improper ferroelectricity
在这篇关于磁电材料及其应用的特刊中，我们着重介绍了作者近年来在理论上预测和/或实验上发现的一些单相多铁性材料。在这些材料中，铁是常见的核心元素。然而，这些材料在概念上不同于大多数研究的BiFeO $_3$，因为它们的铁电性是不合适的。我们综述的材料并不是简单地重复一种磁电机制，而是涵盖了反常铁电性的多个分支，包括磁驱动铁电体、几何铁电体以及电荷有序驱动的电子铁电体。从这个意义上说，这些铁基反常铁电体可以成为探索多铁性和磁电性综合物理学的一个有趣的游乐场。此外，铁的$3d$轨道的独特性质使其某些磁电性质与广泛研究的Mn基反常多铁性相比非常突出。此外，这些材料建立了多铁性材料与其他功能材料领域的交叉，扩大了多铁性材料的应用范围。
2018-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Surface and bulk TM polaritons in a linear magnetoelectric multiferroic with canted spins
本文提出了一种自旋倾斜的铁电-反铁磁材料表面极化激元的理论。倾斜被认为是由于一个Dzyaloshinkii-Moriya相互作用的电极化和弱铁磁性的平面平行于表面。半无限薄膜的表面和体模计算的情况下，横向磁极化。使用适当的BaMnF 4的参数的示例结果。我们发现，磁电相互作用引起的“泄漏”的表面模式，即伪表面波存在于通带中，并耗散到大量的材料的能量。我们表明，这些psuedosurface模式的频率和属性可以修改的温度，并施加外部电场或磁场。
2010-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Dual nature of improper ferroelectricity in a magnetoelectric multiferroic
利用第一性原理计算，研究了正交晶系HoMnO 3中磁有序引起的铁电性的微观起源。我们获得了迄今为止在整个类反常磁性铁电体中观察到的最大铁电极化。我们发现，这两个建议的机制FE在多铁性，晶格和电子为基础的，是同时活跃在这个化合物：铁电极化的大部分出现由于量子力学效应的电子轨道极化，除了传统的极性原子位移。一个有趣的机制切换的磁电域由电场通过180度相干旋转的Mn自旋也提出了。
2007-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influence of the magnetoelectric coupling on the electric field induced magnetization reversal in a composite non-strained multiferroic chain
我们从理论上研究了由多铁性耦合到铁链上的BaTiO_3组成的复合一维系统的多铁性动力学。该方法将磁化强度和极化作为热力学量，通过Landau-Lifshits- Gilbert和Ginzburg-Landau动力学的组合来描述，通过总自由能量密度中的附加项来耦合。这个术语源于界面处的多铁性相互作用。对于广泛的这种耦合的强度，我们预测的可能性，获得一个发达的磁滞系统的铁磁部分由外部电场引起的。反转模式的电场频率的依赖关系也进行了研究，我们预测在0.5 - 12 [GHz]的范围内的频率的磁化反转相当稳定。
2012-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Artificial Multiferroics and Enhanced Magnetoelectric Effect in van der Waals Heterostructures
具有铁电和铁磁耦合特性的多铁性材料由于其潜在的通过电场控制磁性的能力而对于多功能器件是重要的，反之亦然。近年来，二维铁磁和铁电材料的发现引起了人们极大的研究兴趣，并为寻找二维多铁性材料带来了希望。然而，本征二维多铁性材料，特别是那些具有强磁电耦合的材料至今仍然很少见。在本文中，使用第一性原理模拟，我们提出了人工二维多铁性通过范德华异质结构形成的铁磁双层三碘化铬（CrI3）和铁电单层Sc2CO2。除了铁磁性和铁电性的共存，我们的计算表明，通过切换的电极化的强度的Sc2CO2，我们可以调整双层CrI3的层间磁耦合之间的铁磁和反铁磁状态。我们进一步揭示了这种强磁电效应是由Sc2CO2中强内建电极化的强度引起的能带排列的急剧变化以及随后双层CrI3层间磁耦合的变化引起的。这些人工多铁性和增强的磁电效应使得范德华异质结构可以实现多功能的纳米电子学。
2020-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Optical reflectivity and magnetoelectric effects on resonant plasmon modes in composite metal-multiferroic systems
本文采用基于电动力学的模型研究了磁电效应对光反射率的影响。众所周知的\emph{Nakayama's}边界条件重新考虑磁电耦合以及外部施加的磁场$\mathbf{B}$在任意方向。结果发现，反射率表现出强烈的波动，入射辐射接近的特征反铁磁共振频率与多铁性材料在太赫兹制度。通过使用有限元法（FEM）和Rouard方法，对于宽范围的波长（0.1 - 5 mm），对10 nm金属箔验证了这些结果，对于特定材料BaMnF $_4$，显示出与Nakayama的结果良好的一致性。
2013-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Piezomagnetism-driven magnetoelectric coupling in altermagnetic multiferroic K3Cr2F7
Southeast University（东南大学）；Fudan University（复旦大学）；Shanghai Qi Zhi Institute（上海智源研究院）；Northwestern University（西北大学）
针对反铁磁体实空间磁性调控较少的问题，提出n=2 Ruddlesden-Popper卤化物多铁性设计规则，发现K3Cr2F7中压磁驱动的磁电耦合效应，为强磁电耦合实现和反铁磁材料功能拓展提供新思路。
2025-08-19 cond-mat.mtrl-sci
