Microwave magnetoelectric fields: An analytical study of topological characteristics
磁偶极模（MDM）振荡的准二维铁氧体小圆盘的近场是对称性破缺的场。数值研究表明，这种场，称为磁电（ME）场，是由功率流涡和螺旋度参数[E。O.卡梅涅茨基河Joffe和R. Saught，Phys.Rev.E87，023201（2013）]。这些数值研究可以很好地解释最近的实验结果与MDM铁氧体磁盘。在本文中，我们得到了解析的ME场模式的拓扑特征。为此，我们使用逐次逼近法。在第二近似中，我们考虑到一个开放的铁氧体磁盘，这是排除在第一近似解决的静磁（MS）谱问题的边缘区域的影响。基于解析方法，我们得到了MDM铁氧体圆盘外电场和磁场的“纯”结构。分析研究可以显示一些基本的功能，是不可观察的数值结果。虽然在数值研究中，一个不能分开的ME场从外部的电磁（EM）辐射，目前的理论分析可以清楚地区分本征拓扑结构的ME场。重要的是，这种ME场结构提供了某些现象的证据，这些现象可能与Tellegen和双各向异性耦合效应有关。讨论了MDM铁氧体圆盘是否具有交叉磁电极化率特性的问题。
2015-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strain coupling optimization in magnetoelectric transducers
建立了压电-磁致伸缩双层膜磁电换能器的力学模型。换能器的纵横比的影响以及非有源周围层的影响已经被建模，包括有源器件周围的钝化层，有源器件上方的夹持层，以及可能插入磁致伸缩层和压电层之间的界面层。提出了基于材料选择和器件设计来控制和最大化应变大小和方向的策略。
2017-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A non-volatile memory based on nonlinear magnetoelectric effects
多铁性材料中的磁电效应在制造下一代存储器件方面具有巨大的潜力。我们设想了一种新的概念，非易失性存储器的基础上的一种非线性磁电效应，表现出蝴蝶形的磁滞回线。其原理是利用磁电系数的状态代替磁化、电极化的强度或电阻来存储二进制信息。我们在PMN-PT/Terfenol-D多铁性异质结器件中的实验清楚地表明，通过施加电场，磁电系数的符号可以在正负之间反复切换，证实了这一原理的可行性。这种非易失性存储器具有结构简单、读写方便、功耗低、速度快、材料多样等突出的实用优点。
2016-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Multifunctional Magnetoelectric Materials for Device Applications
多铁性材料是一类新型的下一代多功能材料，它同时具有磁自旋、电偶极和铁弹有序性，由于其在各种器件应用中的多功能性而引起了人们越来越多的兴趣。由于单相材料在自然界中很少存在这种交叉耦合特性，因此正在进行深入的研究活动，以发现新的单相多铁性材料和设计具有强磁电（ME）耦合的新工程材料。本文综述了单相陶瓷、复合陶瓷、层状复合材料和纳米结构薄膜等多种多铁性材料的研究进展。薄膜纳米结构具有更高的幅度直接ME耦合值和明确的证据，间接ME耦合相比，散装材料。在信噪比有利于器件制造的叠层复合材料中，已经报道了有前途的ME耦合系数。我们描述了这些材料的可能应用。
2014-03-07 cond-mat.mtrl-sci
A Magnon-Based Electric Field Controlled Magnetoelectric Device for Energy-Efficient Logic-in-Memory
Rice University（莱斯大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Kepler Computing Inc.（开普勒计算公司）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
基于磁子的电场控制磁电设备实现高效逻辑-内存操作，具备低能耗和高速度的特性。
2026-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-induced strain-mediated magnetoelectric effect in CoFeB-MgO magnetic tunnel junctions
磁偶极子和电偶极子之间的磁电耦合是现代物理学发展最节能的磁数据存储的基石之一。传统上，磁电耦合是在单相多铁性或磁电复合纳米结构组成的铁磁和铁电/压电材料。本文利用动态磁电和压电响应力显微测量技术，研究了非压电材料的CoFeB/MgO磁性隧道结中的电场诱导应变介导磁电效应。研究表明，外加电场在介电MgO的几个原子层中引起应变，应变被转移到磁致伸缩CoFeB层，导致在-0.5 V下的幅度高达80.8 V cm-1 Oe-1的磁电效应。在磁性隧道结中利用电场介导的磁电效应是朝向探索磁电控制的自旋电子器件的重要一步，低功率和高密度磁数据存储应用。
2013-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High frequency susceptibility of a weak ferromagnet with magnetostrictive magnetoelectric coupling: using heterostructures to tailor electromagnon frequencies
本文的第一部分计算了铁电和反铁磁（也称为弱铁磁）同时存在的磁致伸缩磁电耦合薄膜的高频磁电磁化率。我们发现，铁电和光学反铁磁激发之间存在一个动态耦合。在本文的第二部分中，我们用有效介质方法计算了这种材料与铁磁体交替薄膜构成的异质结构的磁化率。偶极磁场用于耦合铁磁和光学反铁磁模式，这又耦合铁磁和铁电激发。这提供了一种在微波区产生“电磁振子”模式的机制，这可能对应用有用。
2009-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
A multilevel nonvolatile magnetoelectric memory based on memtranstor
多铁性材料中磁化和电极化的强度之间的共存和耦合为创建下一代存储器器件提供了额外的自由度。在过去的十年中，已经提出并探索了多种多铁性或磁电存储器的概念。本文提出了一种基于多铁性材料磁电系数（α）的多重态实现多级非易失性存储器的新原理。由于α的状态取决于磁化强度和极化强度之间的相对取向，因此可以通过外电场控制上下铁电畴的比例来获得不同的α水平。我们在PMN-PT/Terfenol-D多铁性异质结器件中的实验证实了通过施加选择性电场可以很好地控制α态在正负之间。因此，在室温下展示了两级、四级和八级非易失性存储器器件。这种多级磁电存储器保留了铁电随机存储器的所有优点，但克服了读取时对极化的破坏性。相比之下，α的读取是非破坏性的，并且以并行方式高效，所有存储单元共享独立的读取线圈。
2016-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Microwave Magneto-Chiral Effect in a Noncentro-symmetric Magnet CuB2O4
研究了非中心对称磁体CuB_2O_4中的微波非互易性。我们同时观察到不同起源的非互易性：经典的磁偶极效应和磁手征（MCh）效应。通过旋转磁场在四面体平面内的运动，我们清楚地揭示了它们之间的质的区别。MCh效应信号揭示了通过中间非手性状态从一种对映异构体到另一种对映异构体的手性转变。结果表明，磁电效应对微波MCh效应的产生起着至关重要的作用。
2016-05-24 cond-mat.mtrl-sci
PbTi1-xPdxO3: A New Room-temperature Magnetoelectric Multiferroic Device Material
在过去的几年里，有大量的关于铋铁氧体（BiFeO 3）的论文，试图开发其室温磁电多铁性。虽然这些都是有吸引力的，BiFeO 3是不是理想的多铁性，由于弱磁化和限制漏电流的困难。因此，人们正在寻找替代品，包括镓铁氧体（GaFeO 3）等材料。在目前的工作中，我们报告了一个全面的研究钙钛矿PbTi 1-xPdx O3（0 < x < 0.3）。我们的研究包括介电，阻抗和磁化测量，电导率分析和研究的结晶相存在于样品中，特别注意到次要相，确定为PdO，PbPdO 2，和Pd 3 Pb。这项工作在两个方面是显着的：Pd很难取代ABO 3钙钛矿氧化物（在那里它可能是有用的催化），Pd是磁性的，只有在不寻常的条件下（在应变或内部电场）。该新材料作为PZT的衍生物，有望具有比BiFeO 3更强的压电性能。
2017-06-07 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Route to Achieving Giant Magnetoelectric Coupling in BaTiO$_3$/Sr$_2$CoO$_3$F Perovskite Heterostructures
磁性材料中的原子的极化诱导自旋切换为设计和开发先进的自旋电子器件，特别是其中磁状态可以由电场控制的存储器件打开了可能性。我们采用密度泛函理论计算来研究钙钛矿型锶钴氟氧化物Sr $_2$ CoO $_3$ F（SCOF）在混合钙钛矿异质结构中的磁性，其中SCOF夹在两个铁电BaTiO $_3$（BTO）层之间。计算结果表明，通过改变BTO的极化方向，可以控制中心Co原子的自旋状态，即通过改变BTO的铁电极化相对于SCOF的相对取向，使其从高自旋态转变为低自旋态，从而产生了一种意想不到的巨磁电耦合，即$α_s \approx 21 \times 10 ^{-10}$ Gcm $^2$ /V.
2018-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Observation of Entangled Multi-Magnetoelectric Coupling Phenomenon
寻找下一代电子器件的新功能是材料物理研究的主要驱动力。多铁性材料同时表现出电和磁的序参量，它们可以通过磁电（ME）效应耦合。在单相材料中，ME效应来自三种已知机制之一：反Dzyaloshinskiii-Moriya（IDM）相互作用，自旋相关配体-金属（p-d）轨道杂化和交换收缩。然而，尽管设想了潜在的能力，但这些机制之间的耦合在很大程度上仍未得到探索。在这里，我们提出了IDM相互作用和p-d杂化，导致在Ba0.5Sr2.5Co2Fe24O41离散ME状态之间的合作调谐。原位X射线衍射揭示了这两种机制之间的微观相互作用，其特征在于电场和磁场的独特ME敏感性。在这种室温ME六角铁氧体中观察到的纠缠多ME耦合现象为ME器件应用提供了一种新的功能控制途径。
2017-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Solar energy harvesting in magnetoelectric coupled manganese ferrite nanoparticles incorporated nanocomposite polymer films
基于聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物（P（VDF-TrFE））的热电和磁电材料为柔性和可穿戴应用的能量收集提供了巨大的希望。因此，本工作的重点是太阳能收集以及磁电现象的两相纳米复合薄膜，其中构成相是锰铁氧体（MnFe 2 O 4）纳米粒子和P（VDF-TrFE）聚合物。采用溶液浇铸法制备了复合薄膜。X射线衍射结果表明，这些薄膜的结晶度较高。研究了铁氧体纳米粒子的铁电、磁性和磁电性能随外加电场和体积分数的变化规律。优化了制备条件，使少量铁氧体纳米粒子的加入改善了纳米复合薄膜的铁电极化。当直流偏置场垂直于电极化的强度方向时，最佳纳米复合薄膜的磁电耦合系数最大，约为156 mV/Oe-Cm。从热电装置的角度来看，还报道了太阳能收集。开路电压为5 V，短路电流的数量级为1 nA的演示没有任何前置放大。因此，这里提出的纳米复合薄膜的磁电和热释电性能的组合指示作为机敏材料，自旋电子器件和指定的磁电基应用的完美候选人。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonreciprocal second harmonic generation in a magnetoelectric material
非互易器件是光子电路和新兴量子技术中不可缺少的器件，它只允许光在一个方向上传播。然而，由于磁光物质相互作用的普遍弱点，当代的光隔离器和环行器需要大尺寸或强磁场，这阻碍了它们集成到光子电路中。针对更强的磁光耦合，一个有前途的方法是利用非线性光学过程。在这里，我们展示了非互易磁电二次谐波产生（SHG）在CuB2O4。在磁场反向仅为10 mT的情况下，SHG传输几乎100%变化。所观察到的非互易性的结果从磁偶极子和电偶极子型二次谐波之间的干扰。尽管前者通常比后者小得多，但我们发现共振增强磁偶极跃迁的振幅与非共振电偶极跃迁的振幅相当，导致了近乎完美的非互易性。这种机制可以形成多铁性中的非互易性的基本基础之一，这是可转移到大量的磁电系统，以实现未来的非互易性和非线性光学器件。
2020-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Coupling in Nickel-Cobalt Ferrite and Lanthanum Ferrite Heterostructure Composites: Experimental Evidence and Simulation-Driven Insights
Guru Ghasidas Vishwavidyalaya (CU)（古鲁·加西达斯大学）
研究通过实验和模拟探讨镍钴铁氧体与稀土铁氧体异质结构复合材料的磁电耦合特性，揭示其在多功能器件中的应用潜力。
2026-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric properties of 500 nm Cr2O3 films
在上下薄膜Pt电极之间的Al2O3衬底上通过射频溅射生长的500 nm Cr2O3薄膜中测量了线性磁电效应。通过施加交流电场并使用超导量子干涉装置磁强计测量感生交流磁矩来直接测量磁电磁化率。结果表明，薄膜的感应交流磁矩与交流电场幅值呈线性关系，薄膜的磁电磁化率与温度的关系在定性和定量上与单晶体的测量结果一致，但薄膜的特征温度低于单晶体的特征温度。也可以通过反转在通过Néel温度的冷却期间施加的磁场的符号来反转磁电磁化率的符号。总磁电和塞曼能量之间的竞争，提出解释薄膜和散装Cr2O3之间的差异，关于冷却场依赖的磁电效应。
2016-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Spectral properties of interacting magnetoelectric particles
线性磁电（ME）效应提供了一个特殊的途径，连接磁和电性能。在微波场中，由于铁氧体颗粒中磁偶极模（MDM）的动力学对称性破缺，出现了局域ME效应。在铁氧体磁盘中的MDM具有明显的经典和量子属性的事实，提出了特殊的要求，用于相互作用的ME粒子的研究方法。耦合粒子的模型应基于MDM振荡的光谱特性和相互作用本征振荡ME元件的重叠积分分析。在本文中，我们提出的理论研究的光谱性质的字面耦合的MDM ME磁盘。结果表明，粒子间存在不同于磁偶极子间静磁相互作用的“交换”机制。本文提出的谱方法可能进一步发展ME“分子”理论和实现局部ME复合。
2008-08-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Thermal Magnetoelectrics in all Inorganic Quasi-Two-Dimensional Halide Perovskites
研究在准二维卤化物(K,Rb)3Mn2Cl7中通过极性-反极性相变实现热控磁电耦合，证明卤化物可作为多铁性器件的新平台。
2023-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Coupling by Giant Piezoelectric Tensor Design
压电/铁磁双层薄膜中的应变耦合磁电（ME）现象是传感器和信息存储设备的一个很有前途的范例，其中应变被用来操纵铁磁膜的磁化。由于衬底夹持实际上消除了面内压电应变，并且由于两端器件中各向异性面内应变的要求，因此具有跨膜厚度的电场的面内磁化旋转具有挑战性。我们已经克服了这两个限制，通过制造光刻图案化的设备与压电薄膜上的软基板平台，其中面内应变是自由产生的，和图案化的边缘约束，转换成所需的单轴应变的名义上各向同性的压电应变。我们制备了500 nm厚的（001）取向的[Pb（Mg $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$）O $_3$ ] $_{0.7}$ -[PbTiO $_3$ ] $_{0.3}$（PMN-PT）非夹持压电膜，其具有铁磁Ni覆盖层。在连续弹性理论分析和数值计算的指导下，我们设计并制作了双端器件，该器件响应于PMN-PT上的电场而表现出Ni的磁化旋转。类似的膜异质结构可以用于将设计的应变模式应用于许多其他材料系统，以控制诸如超导性、能带拓扑、电导率和光学响应等特性。
2019-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhancement of the magnetoelectric effect in multiferroic CoFe$_2$O$_4$/PZT bilayer by induced uniaxial magnetic anisotropy
在这项研究中，我们比较了各向同性和各向异性钴铁氧体颗粒的磁，磁致伸缩和压磁性能。各向同性样品通过陶瓷方法制备，而表现出单轴各向异性的样品通过使用放电等离子烧结（SPS）的反应烧结制成。该技术允许在SPS过程期间在所施加的压力的方向上在钴铁氧体中诱导磁各向异性。与各向同性样品相比，单轴各向异性样品的纵向磁致伸缩和压磁性能更高，但横向磁致伸缩和压磁性能显著降低。在磁电层状复合材料中，磁电系数与纵向压磁系数和横向压磁系数之和直接相关。这两个系数的符号相反，在ME器件中使用表现出高纵向和低横向压磁系数（或反之亦然）的材料有望改善ME效应。因此，ME双层器件使用粘贴有PZT层的各向同性和各向异性钴铁氧体制成。在低频率下的ME测量显示，具有各向异性钴铁氧体的双层膜具有比具有各向同性钴铁氧体的双层膜高三倍的ME系数。我们还研究了这种复合材料在共振频率下激发时的行为。
2018-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Shape demagnetization effect on layered magnetoelectric composites
由于磁致伸缩压电复合材料理论模型过于简化，通常认为其磁电电压系数与材料的面内形状无关。在这篇文章中，我们提出，实际上ME电压系数很大程度上取决于面内形状，由于形状退磁的磁致伸缩性的影响。理论分析和实验结果均表明，随着层状介质膜的面内尺寸（长度和宽度）的变化，介质膜电压系数发生显著变化。ME系数随着面内尺寸的增大而增大，不同的高宽比也会导致ME系数的不同。面内形状的合理设计将极大地促进医用电子器件的发展。
2007-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Linear magnetoelectricity at room temperature in perovskite superlattices by design
发现在室温下显示线性磁电效应的材料是一个挑战。这种材料可以促进基于磁场电场控制的新型设备。在这里，我们提出了简单的、化学上直观的设计规则，以基于$Pnma$铁氧体钙钛矿的“双色”分层来识别一类新的体磁电材料，例如，LaFeO $_3$ / LnFeO $_3$超晶格，其中Ln =镧系元素阳离子。我们使用第一性原理密度泛函理论计算来证实这些想法。此外，我们阐明了这种效果的起源，并表明它是一个一般的后果，分层的任何双色，$Pnma$钙钛矿超晶格中的组成层的数量是奇数（导致一种形式的混合不适当的铁电性）和古迪纳夫- Kanamori规则。在这里，极性扭曲诱导弱铁磁性和线性磁电效应。我们的计算表明，该效应的大小是2-3倍，观察到的原型磁电材料，铬$_2$ O $_3$。我们使用一个简单的平均场模型表明，所考虑的材料在室温以上的磁性顺序。
2014-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Control of the Verwey Transition and Induced Magnetoelectric Effect in Magnetite
我们将单晶Fe $_3$ O $_4$薄膜成一个门控器件结构，并展示了控制的能力与静态电场的Verwey转变。Verwey转变温度（$T_V$）对于电场的两个极性都增加，表明该效应不由载流子浓度的变化驱动。Fe $_3$ O $_4$膜内的诱导电极化的强度和/或应变的能量学为这种行为提供了可能的解释。Verwey转变的电场控制直接导致了具有585 pT m/V系数的大磁电效应。
2012-02-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interface driven magnetoelectric effects in granular CrO2
反铁磁和磁电Cr2 O3-表面强烈影响半金属CrO 2的电子性质。我们表明，存在的Cr2 O3表面层的CrO 3晶粒通过高分辨率透射电子显微镜。这些表面层的效果证明了通过测量的磁电磁化率的温度变化。一个主要的观察结果是在约100 K的符号变化，随后是作为温度的函数的单调上升。这些电场在CrO 3中诱导的力矩与纯Cr2 O3的磁电磁化率相关。这项研究表明，它是重要的，以考虑在颗粒状CrO 2中Cr2 O3的薄表面层的磁电特性，以更好地理解在这个系统中的传输机制。在室温附近观察到有限的磁电磁化率可以在器件应用中找到实用性。
2010-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intrinsic Nonlinear Spin Magnetoelectricity in Centrosymmetric Magnets
我们提出了一个内在的非线性自旋磁电效应的磁性材料，提供了潜在的全电控制的自旋自由度的中心对称磁体，它驻留在当前的范例的基础上的线性自旋响应。我们在动量和磁化空间的Berry联系极化率中揭示了这种效应的能带几何起源，并阐明了它的对称性特征。作为本征效应，它仅由材料的能带结构决定，并代表材料特性。结合理论和第一性原理计算，我们预测了单层MnBi $_{2}$ Te $_{4}$中的非线性自旋磁电效应，并在实验中得到了证实.我们的理论为探索丰富的非线性自旋电子效应和基于它们的新器件概念铺平了道路。
2022-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric effect in dipolar clusters
我们将磁相互作用的各向异性和有限固体的点对称性结合在偶极团簇的研究中，作为多铁性超材料的新的基本单元。易磁化轴位于多边形和多面体顶点的磁偶极子的哈密顿量，精确地映射到具有对称和反对称交换耦合的哈密顿量。最后一个引起的Dzyaloshinskiii-Moriya贡献负责系统的磁模式和它们的对称群，这与自旋轨道相互作用的晶体场中的粒子相一致。我们发现团簇带有自旋电流，并且表现出磁电效应。我们期望我们的结果铺平了道路，在室温下的磁电器件的合理设计。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Post deposition interfacial Néel temperature tuning in magnetoelectric B:Cr2O3
本文研究B合金化Cr2O3薄膜中沉积后退火驱动的界面B偏析现象，揭示其将Néel温度从334 K提升至477 K的机制，并验证了高温下Néel矢量旋转的长期稳定性，为CMOS兼容反铁磁自旋电子器件奠定基础。
2023-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sliding Ferroelectricity Induced and Switched Altermagnetism in GaSe-VPSe3-GaSe Sandwiched Heterostructure with Strong Magnetoelectric Effect
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Shaanxi Yanyi Titanium Industry Company Limited（陕西言一钛业有限公司）；Nanjing University（南京大学）
通过滑动铁电性操控GaSe-VPSe3-GaSe异质结实现强磁电耦合的交替磁体，揭示了磁相变的微观机制，为多铁电存储器设计提供新途径。
2026-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quadratic magnetoelectric effect during field cooling in sputter grown Cr$_2$O$_3$ films
Cr $_2$ O $_3$是典型的磁电（ME）材料，其在电极化和磁极化之间具有线性耦合。由于时空反演的对称性，Cr $_2$ O $_3$的磁点群不允许二次ME效应。在Cr $_2$ O $_3$薄膜溅射生长，我们发现一个签名的二次ME效应，是没有发现在散装单晶。我们使用拉曼光谱和磁化测量来推断时空对称性的去除，并证实了二次ME效应的出现。我们建议，亚稳态的位点选择性微量掺杂剂从体Cr $_2$ O $_3$的原始磁点群中去除空间、时间和时空反转对称性。我们包括二次ME效应在一个模型中描述的开关过程中ME场冷却，并估计有效的二次磁化率值。单轴反铁磁体中的二次磁电效应有望用于多功能反铁磁和磁电器件，这些器件可以集成光学、应变诱导和多铁性效应。
2021-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric effect in band insulator-ferromagnet heterostructures
我们从理论上研究了一般带绝缘体和铁磁体的异质结构中的磁电效应。与金属中的动力学磁电效应（称为Edelstein效应或逆自旋电流效应）相反，我们的机制依赖于价带和导带之间的虚拟带间跃迁，因此不受无序或杂质散射的影响。通过线性响应理论计算电场诱导磁化强度，我们发现，磁电效应显示没有特定的参数选择。磁电效应通过改变铁磁体中的磁矩的方向而定性地变化：对于面外磁矩，响应是对角的，而对于面内磁矩，响应是非对角的。我们还发现，在光学频率，磁电信号可以大大增强通过带间共振激发。最后，我们估计的混合卤化物钙钛矿半导体的带绝缘体的例子的磁电效应的大小，并与其他磁电材料进行比较。我们强调，我们的机制是相当普遍和广泛预期的，只需要Rashba自旋轨道耦合和交换耦合。我们的研究结果为自旋电子器件中磁矩的无焦耳热电操纵提供了一种很有前途的方法。
2019-02-12 cond-mat.mes-hall 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
Nature of polarization fatigue in BiFeO3
作为一种室温多铁性材料，BiFeO3在磁电器件和非易失性铁电存储器应用中得到了广泛的研究。磁电和铁电存储器件都具有相同的控制旋钮：通过外加电场进行极化切换。由于BiFeO_3晶体的菱面体对称性，其铁弹性质有四种变化，三种不同的极化转换事件：（1）从r1-到r3+的71 °转换，（2）从r1-到r2+（或r4+）的109 °转换，和（3）从r1-到r1+的180 °转换（上标+和-分别代表上下极化）。每个切换路径耦合到BiFeO3晶胞的不同重取向，并且因此耦合到磁序的不同耦合以及可切换偏振的不同幅度。BiFeO3铁电性能的退化将导致磁电器件中磁序开关的可控性和铁电存储器件中的信息存储能力的丧失。特别是极化疲劳将直接制约实际器件的可靠性。因此，了解BiFeO 3薄膜中各个极化转换路径的内在疲劳行为是非常重要的。在这篇文章中，我们报告了BiFeO3中的极化疲劳依赖于开关路径，并提出了一个疲劳模型，这将拓宽我们对低对称性材料中疲劳现象的理解。
2011-01-03 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
Imaging Local Effects of Voltage and Boron Doping on Spin Reversal in Antiferromagnetic Magnetoelectric Cr2O3 Thin Films and Devices
本研究利用 NV 扫描探针磁强法揭示 B 掺杂使 Cr2O3 形成90度反铁磁畴并提高奈尔温度，且证实器件中电压诱导的90度自旋旋转。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-Voltage Magnetoelectric Coupling in Membrane Heterostructures
铁电/铁磁异质结构中的应变介导磁电耦合为基础科学研究和低功耗多功能器件提供了独特的机会。弛豫铁电体，如（1-x）Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O3-（x）PbTiO 3（PMN-xPT），由于其巨大的压电性，是理想的FE层候选者。但是PMN-PT的薄膜遭受衬底夹持，这大大降低了压电面内应变。在这里，我们提出了第一个示范的低电压ME耦合在一个全薄膜异质结构，利用各向异性应变引起的（011）取向的PMN-PT。我们从其衬底上完全去除PMN-PT膜，并与FM Ni覆盖层耦合以产生膜PMN-PT/Ni异质结构，其在3V PMN-PT偏压下显示90度Ni磁化旋转，远低于体PMNPT ~ 100 V的要求。扫描透射电子显微镜和相场模拟澄清膜的响应。这些结果提供了一个关键的一步了解PMN-PT薄膜的微结构行为，用于压电驱动的磁电异质结构。
2021-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Disentangling the magnetoelectric and thermoelectric transport in topological insulator thin films
报道了具有可调电子能带结构的（Bi，Sb）2Te3拓扑绝缘体薄膜的输运性质研究。我们发现一个掺杂和温度制度中的霍尔系数是负指示的电子型载流子，而塞贝克系数是正指示的空穴型载流子。这种符号异常是由于体态和表面态的不同输运行为：表面狄拉克费米子主导磁电输运，而热电效应主要由体态决定。这些发现可能为设计基于拓扑绝缘体的高效热电器件提供新的思路。
2015-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Response in Multiferroic SrFe12O19 Ceramics
本文报道了室温下SrFe_（12）O_（19）陶瓷的铁电、铁磁和磁电容效应的实现。该陶瓷在居里温度附近具有饱和的极化电滞回线、两个I-V峰和较大的介电常数反常。这些证据证实了SrFe_（12）O_（19）陶瓷在氧气气氛中退火后具有铁电性。SrFe_（12）O_（19）陶瓷的剩余极化为103 μC/cm ~ 2。该材料具有强铁磁特性，矫顽力和剩余磁矩分别为6192 Oe和35.8emu/g。随后在氧气中退火的SrFe_（12）O_（19）陶瓷不仅显示了其固有的铁电性，而且通过Fe ~（2+）向Fe ~（3+）的转化，提高了其铁磁性能。施加磁场后，样品的电容随B场的变化而发生显著变化，介电常数的最大相对变化为1174%，反映了SrFe 12 O 19的巨磁电容效应。SrFe_（12）O_（19）陶瓷的这些组合功能响应为新型电子器件的应用开辟了巨大的可能性。
2016-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Imaging antiferromagnetic domains in LiCoPO$_4$ via the optical magnetoelectric effect
Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所新兴物质科学中心）；Leibniz IFW Dresden（莱布尼茨德累斯顿固体研究所）；University of Tokyo（东京大学）；Tokyo College, University of Tokyo（东京大学东京学院）；HUN-REN–BME Condensed Matter Physics Research Group, Budapest University of Technology and Economics（匈牙利研究与教育网络-布达佩斯技术与经济大学凝聚态物理研究组）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）
通过光学磁电效应，研究者利用光吸收差异实现了LiCoPO₄中反铁磁域的成像，为探测非中心对称过渡金属化合物中的AFM序参量提供了新方法。
2026-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Prediction of electrically-induced magnetic reconstruction at the manganite/ferroelectric interface
通过施加电场来控制磁化，称为磁电耦合，是当今最吸引人和最活跃的研究领域之一。除了基本的科学兴趣，磁电效应可能会导致新的设备概念的数据存储和处理。存在几种已知的磁电耦合机制，包括单相材料中的本征效应、两相复合材料中的应变诱导耦合以及界面处的电子驱动效应。在这里，我们探讨了一种不同类型的磁电效应在铁磁-铁电界面：磁重建引起的切换电极化的强度。我们使用La 1-xAxMnO 3/BaTiO 3（001）界面的第一性原理计算证明了这种效应，其中A是二价阳离子。通过选择的掺杂水平x附近的磁相之间的过渡，我们表明，钛酸钡的铁电极化的逆转导致的变化，在界面处的磁性顺序从铁磁到反铁磁。这种预测的电诱导的磁重建在接口代表了大量的界面磁电效应。
2009-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Multi-state data storage in a two-dimensional stripy antiferromagnet implemented by magnetoelectric effect
本工作报道二维条纹反铁磁绝缘体CrOCl中的磁电效应，并利用其多稳态实现多态数据存储，展示了二维反铁磁材料在超越二进制操作方面的潜力。
2022-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anomalous Hall effect from nonlinear magnetoelectric coupling
本研究通过非线性磁电耦合机制揭示了异常霍尔效应的起源，并通过第一性原理计算确定了Cr₂O₃和CoF₂为潜在材料。
2025-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A method to decrease the harmonic distortion in Mn-Zn ferrite/PZT and Ni-Zn ferrite/PZT layered composite rings exhibiting high magnetoelectric effects
研究了复合材料圆环在径向、轴向和周向交变磁场和直流磁场作用下的磁电效应。将不同等级的商用Mn-Zn铁氧体或Ni-Zn铁氧体与商用锆钛酸铅（PZT）组合获得双层样品。具有低磁致伸缩饱和度（）和低磁晶各向异性常数的Mn-Zn铁氧体在与环形结构的PZT结合时显示出高ME能力。在一定条件下，这些ME效果高于Terfenol-D/PZT复合材料在相同的层状环结构中获得的那些。磁致伸缩和机械表征给出了解释这些高ME性能的结果。然而，Mn-Zn铁氧体/PZT复合材料表现出低线性度的电压响应，特别是在高信号电平。根据微电子器件的特殊结构，提出了一种减小微电子电压非线性谐波失真的方法。在不同的配置中测量的ME电压的谐波失真分析，使我们能够解释的现象。
2016-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Microwave response in a topological superconducting quantum interference device
微波光子探测在量子计算信息科学与技术中有着重要的应用。本文研究了在狄拉克半金属Cd_3As_2中实现的拓扑超导量子干涉器件（SQUID）的微波响应。研究了SQUID结电阻的温度特性和微波功率特性，得到了各微波功率下的有效温度。观察到有效温度随着微波功率的增加而增加。这种微波响应的观测可能为拓扑量子材料中微波频率下的单光子探测铺平道路。
2021-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Interactions in Layered Composites of Piezoelectric Quartz and Magnetostrictive Alloys
本文研究了压电石英和磁致伸缩铁钴钒合金（P）双层和三层复合材料中的机械应变介导磁电效应。结果表明，压电石英基复合材料的磁电电压系数（MEVC）高于传统铁电材料。在X切单晶石英和佩明杜尔的双层中，MEVC从20 Hz时的1.5 V/cm Oe变化到与纵向声学模式对应的弯曲谐振或机电谐振时的~ 185 V/cm Oe。在对称的石英-P三层中，MEVC在20 Hz时约为4.8 V/cm Oe，在纵向声共振时约为175 V/cm Oe。低频和共振ME效应的模型提供了MEVC的理论估计和计算MEVC与测量值基本一致。具有石英的磁电复合材料具有所需的特性，例如不存在铁电滞后和热释电损耗，并且可能在基于复合材料的磁传感器、换能器和高频器件中取代铁电体。
2012-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Magnetostrictive thin films for microwave spintronics
多铁性复合材料由耦合的铁磁相和压电相组成，在推动为信息和通信技术创造更快、更小和更节能的设备方面具有重要意义。这种器件需要具有大磁致伸缩和窄微波谐振线宽的薄铁磁膜。由于薄膜中的结构缺陷和界面效应，与体材料相比，这两种性能通常会降低。我们报告的发展单晶薄膜Galfenol（Fe 81 Ga 19）的磁致伸缩大的最佳报告值为散装材料。这使得磁各向异性和微波谐振频率被调谐的电压引起的应变，具有更大的磁电响应和更窄的线宽比任何以前报道的Galfenol薄膜。这些性质的组合使得单晶薄膜成为开发用于磁信息存储、处理和微波通信的可调谐器件的优秀候选材料。
2013-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical manipulation of magnetic anisotropy in a Fe$_{81}$Ga$_{19}$/PMN-PZT magnetoelectric multiferroic composite
磁电复合材料是一类重要的多铁性材料，它为直接集成在数据存储技术和自旋电子学中的新一代多功能器件铺平了道路。本研究的重点是应变介导的电操纵磁化在一个外部的多铁性。该复合物包括与压电（011）-PMN-PZT耦合的5 nm或60 nm Fe $_{81}$ Ga $_{19}$薄膜。在室温下，磁化反转研究显示出相反的磁电系数$α_\mathrm{CME,max} \approx 2.7 \times {10^{-6}}$ s.m $^{-1}$.与以前报道的单相多铁性材料和复合材料相比，该报道的$α_\mathrm{CME}$值是迄今为止最高的。还首次显示了由FeGa的固有磁各向异性引起的$α_\mathrm{CME}$的角度依赖性。高效率的磁电复合材料FeGa/PMN-PZT表现出了面内磁各向异性的急剧变化，在电场E = 10.8 kV.cm $^{-1}$下，较薄的薄膜中的择优各向异性轴的旋转几乎为90 $^{\circ}$。此外，双层的磁性的热应变的影响相比，在低温下的参考双层FeGa/玻璃。观察到不同的演变作为温度的函数，揭示了基板的热机械的影响，这还没有被报道在FeGa薄膜耦合到压电材料。
2019-09-26 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
Generation of microwave radiation in planar spin-transfer devices
在大的易面各向异性（目前在大多数实验装置）的情况下，在自旋转移设备中的电流诱导的进动状态进行了研究。结果表明，有效的一维平面描述提供了一个简单的定性理解的出现和演变的状态。开关边界的共线器件和自旋翻转晶体管被发现解析。后者可以产生微波振荡在零外部磁场没有任何特殊的函数形式的自旋转移力矩，或“类场”的条款，如果吉尔伯特常数对应于过阻尼平面制度。
2007-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric effect in van der Waals magnets
本综述梳理了二维范德瓦尔斯磁体中特有的新型磁电效应相关重要发现，指出可通过量子磁异质/同质结设计该效应并应用于自旋电子、光电器件，这类材料有望开辟全新研究方向。
2025-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Measurement of Local Reactive and Resistive Photoresponse of a Superconducting Microwave Device
我们提出并证明了一个空间分区方法的高频光响应超导器件与微波阻抗的电感和电阻的变化。使用激光扫描显微镜，我们表明，电阻损耗主要是由在微带边缘的局部缺陷和晶粒间的高温超导材料中的薄弱环节。由于超临界电流密度和涡流的进入，这些缺陷启动非线性高频响应。
2005-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A Robust High-temperature Multiferroic Device with Tunable Topological Hall Effect
通过将Pt/La0.5Ba0.5MnO3超薄膜与PbZr0.2Ti0.8O3铁电体集成，实现了由电压脉冲控制磁性Skyrmions产生与湮灭的可调拓扑霍尔效应，并揭示了由晶胞四方畸变引起的C型反铁磁-铁磁相变机制。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric effect in the mixed valence polyoxovanadate cage V$_{12}$
Institute of Spintronics and Quantum Information, Faculty of Physics and Astronomy, Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学物理与天文学学院自旋电子学与量子信息研究所）
研究了两种结构相似的[V₁₂As₈O₄₀(HCO₂)]ⁿ⁻离子，探讨了电场对磁性性质的影响，发现磁电效应主要由自由电子迁移引起，具有各向异性，依赖于价态，并可在室温下检测。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
