利用中子衍射研究了磁场对电荷有序多铁性材料LuFe $_2$ O $_4$中电荷结构的影响。一个外部磁场能够改变的大小和相关长度的电荷价序，甚至在磁秩序设置。这会影响材料的介电和铁电特性，并引起巨磁电效应。我们的研究结果表明，在LuFe $_2$ O $_4$的磁电耦合可能是由于局部自旋磁场效应，在明显的对比，在大多数其他已知的多铁性系统的情况下，体磁秩序是重要的。
英文摘要：
Using neutron diffraction, we have studied the magnetic field effect on charge structures in the charge-ordered multiferroic material LuFe$_2$O$_4$. An external magnetic field is able to change the magnitude and correlation lengths of the charge valence order even before the magnetic order sets in. This affects the dielectric and ferroelectric properties of the material and induces a giant magneto-electric effect. Our results suggest that the magneto-electric coupling in LuFe$_2$O$_4$ is likely due to magnetic field effect on local spins, in clear contrast to the case in most other known multiferroic systems where the bulk magnetic order is important.
Pressure-induced charge orders and their coupling to magnetism in hexagonal multiferroic LuFe2O4
六方晶系LuFe_2 O_4是一种具有高电荷和自旋有序温度的CO驱动的多铁性材料。Fe 3 +/Fe 2+位置上电荷和自旋序的共存导致了新颖的磁电行为，但电荷和自旋序之间的耦合机制仍不清楚。在这里，通过调节外压，我们揭示了三个相关的自旋电荷有序相LuFe 2 O 4：i）一个中心对称的无公度三维CO亚铁磁性，ii）一个非中心对称的无公度准二维CO亚铁磁性，和iii）一个中心对称的公度CO反铁磁性。结合密度泛函理论计算的X射线单晶衍射和X射线磁性圆二色性测量结果表明，在受抑双层[Fe 2 O 4]团簇中，压力诱导压缩引起的电荷密度重新分布是导致相关自旋-电荷相变的原因. Fe-Fe键间的有效库仑作用使（1/3，1/3）阻挫CO转变为阻挫较小的（1/4，1/4）CO，从而引起亚铁磁到反铁磁的转变。我们的结果不仅阐明了LuFe 2 O 4中电荷、自旋和晶格自由度之间的耦合机制，而且提供了一种新的方法来以高度可控的方式调节自旋-电荷有序。
Charge order, dynamics, and magneto-structural transition in multiferroic LuFe$_2$O$_4$
我们通过光学和穆斯堡尔谱、磁化强度和X射线散射研究了LuFe $_2$ O $_4$的一系列温度和场驱动跃迁，以了解这种多铁性材料中电荷、结构和磁性之间的相互作用。我们证明了电荷涨落的起始点远低于电荷有序跃迁，支持了电荷有序超结构发展的“涨落有序”机制。布拉格分裂和大的磁光对比度表明低温单斜畸变可以由温度和磁场驱动。
Electromagnons in multiferroic RMn2O5 compounds and their microscopic origin
本文总结了多铁性RMn_2 O_5化合物中电磁振子的现有实验数据，其中R表示稀土离子Y或Bi，并讨论了一个现实的微观模型，这些材料的假设基础上，磁-感生铁电性和电磁振子吸收完全依赖于各向同性海森堡交换和自旋与极性晶格模式的磁致伸缩耦合，相对论效应该模型解释了许多磁性和光学性质的RMn 2 O 5锰氧化物，如自旋重取向过渡，磁致极化，外观的电磁振子峰在非共线自旋状态和光的偏振，该峰被观察到。我们比较了RMn 2 O 5和RMnO 3化合物的电磁振子的实验和理论结果。
Magnetically induced electric polarization reversal in multiferroic TbMn$_2$O$_5$: Terbium spin reorientation studied by resonant x-ray diffraction
在多铁性TbMn $_2$ O $_5$中，铽离子的行为形成磁电耦合的关键部分。结果是在2 T下磁感应电极化的强度反转。在这篇文章中，我们提出了在外加磁场下的铽磁性结构的第一个直接测量。与目前对\tmo磁性的解释相反，我们表明，在电极化的强度反转时，铽子晶格采用倾斜的反铁磁结构，具有平行于\textit{a}轴的磁矩的大分量。此外，我们提供的证据之间的耦合锰的3D磁性结构和铽$4f$磁性，这是在难以捉摸的磁电机制发挥重要的意义。
通式为$AM$ Si $_2$ O $_6$（$A$ =一价或二价金属，$M$ =二价或三价金属）的辉石被证明是一类新的多铁性材料。特别地，我们已经发现到目前为止，NaFeSi $_2$ O $_6$在低于$\simeq 6$ K的磁有序状态下变成铁电体。类似地，在Li同系物LiFeSi $_2$ O $_6$（$T_C \simeq 18$ K）和LiCrSi $_2$ O $_6$（$T_C \simeq 11$ K）中也检测到磁驱动铁电性。在所有这些单斜晶系中，电极化的强度都能被磁场强烈地改变。测量的磁化率，热释电流和介电常数（和它们对磁场的依赖性）使用霓石（NaFeSi $_2$ O $_6$）的天然晶体和合成晶体的LiFeSi $_2$ O $_6$和LiCrSi $_2$ O $_6$从熔体溶液中生长。对于NaFeSi $_2$ O $_6$，提出了NaFeSi $_2$ O $_6$的温度-磁场相图.交换常数的计算基于{ \it ab initio}能带结构计算。螺旋磁结构所造成的挫折起源的多铁性行为的可能性进行了讨论。我们建议，其他辉石也可能是多铁性的，这个家庭的多功能性提供了一个特殊的机会，研究一般条件和磁驱动铁电性的机制。
Magnetic anisotropy and exchange paths for octa- and tetrahedrally coordinated Mn$^{2+}$ ions in the honeycomb multiferroic Mn$_2$Mo$_3$O$_8$
通过磁化强度、磁矩和THz吸收光谱测量，研究了极性亚铁磁体Mn $_2$ Mo $_3$ O $_8$在三种磁有序相中的静态和动态磁性.所观察到的自旋波共振的磁场依赖性，包括布里渊区中心和区边界激发，磁化强度和扭矩，以及描述了一个扩展的两个亚晶格反铁磁经典平均场模型。在这个轨道淬灭系统中，竞争弱易平面和易轴单离子各向异性的两个晶体学网站确定从模型和分配到四面体和八面体网站，分别通过从头计算。
Cu3Nb2O8: a multiferroic with chiral coupling to the crystal structure
通过结合体性质，中子衍射和非共振X射线衍射测量，我们证明了新的多铁性Cu $_3$ Nb $_2$ O $_8$成为极性的同时，广义螺旋磁有序的外观。电极化的方向垂直于自旋旋转的公共平面-这一观察结果与摆线多铁性的“传统”理论不一致。我们的结果是一致的宏观结构旋转，这是允许在顺磁组，和磁致结构手性之间的耦合。
Magnetization induced local electric dipoles and multiferroic properties of Ba2CoGe2O7
Ba_2CoGe_2O_7是一类特殊的多铁性材料，具有非中心对称的非极性结构，其性质由旋转反转对称性决定。与反转不同，旋转反转对称性可以容易地被磁化破坏。此外，由于特定的结构模式，Ba 2CoGe 2 O 7的磁结构相对较软。总之，这导致了丰富多样的多铁性，其中磁结构可以容易地被磁场变形，在方向上感应电极化的强度，这取决于磁场的方向。在本文中，我们表明，所有这些属性可以成功地解释现实的低能量模型的基础上，来自第一原理的电子结构计算的磁活性Co 3d带，和贝里相位理论的电极化的强度。特别是，我们认为，磁化诱导电极化的强度在Ba 2CoGe 2 O 7基本上是本地的，并表示通过一些偶极子矩阵的期望值，计算模型的Wannier基，和网站对角密度矩阵的磁性Co网站。因此，Ba 2CoGe 2 O 7的行为的基本方面已经可以在原子极限下理解，其中磁各向异性和磁电耦合都由密度矩阵指定。然后，宏观极化可以被发现作为一个单独的Co网站的电偶极子的叠加。我们讨论了原子间磁相互作用的行为，对磁晶各向异性和自旋倾斜的主要贡献，以及自旋相关p-d杂化唯象模型所提出的图像的异同。
Rich magnetoelectric phase diagrams of multiferroic single-crystal alpha-NaFeO2
通过磁化强度、比热、介电常数和热释电电流测量以及中子衍射实验研究了多铁性三角晶格磁体化合物α-NaFeO 2的磁性和介电性质，所述中子衍射实验使用通过水热合成方法生长的单晶。该工作产生了磁场（在单斜ab平面B_ab和沿c* 轴B_c）与温度的磁相图，其中在B_ab和沿B_c分别包括五个和六个磁有序相。通过比较不同铁电相的极化方向与磁结构的关系，我们认为用正交分量p1 ~ rij x（Si x Sj）和p2 ~ Si x Sj表示的广义逆Dzyaloshinskiii-Moriya机制可以解释不同铁电相的极化方向.基于计算，将交换相互作用的第四个最近邻（NN）耦合，我们推断，反铁磁性之间的竞争第二NN相互作用在三角形晶格平面，以及弱面间反铁磁性相互作用，负责丰富的相图α-NaFeO 2。
Optical conductivity in multiferroic GaV$_4$S$_8$ and GeV$_4$S$_8$: Phonons and electronic transitions
本文报道了GaV $_4$ S $_8$和GeV $_4$ S $_8$在100 ~ 23000 cm $^{-1}$和5 ~ 300 K温度范围内的光谱学研究。这些多铁性尖晶石系统揭示了Jahn-Teller驱动的铁电性和复杂的磁序在低温下。我们研究了在立方高温相，以及在轨道和磁有序的低温相的红外激活声子模式和低位电子激发。我们比较了这两种化合物中的声子模式，这两种化合物经历了不同的降低铁电和轨道有序相的Jahn-Teller跃迁，并表现出不同的磁基态。我们遵循分裂的声子模式在结构相变和检测额外的分裂在GeV的反铁磁秩序$_4$ S $_8$的发病。我们观察到的V $_4$集群的$d$衍生带内的电子跃迁和文件的结构和磁性相变上的窄电子带隙的显着影响。
Stabilization of the multiferroic spin cycloid in Ni$_3$V$_2$O$_8$ by light Co-doping
我们提出了宏观和中子衍射数据的多铁性轻掺杂Ni $_3$ V $_2$ O $_8$。掺杂Co到母体化合物中抑制了四个磁性相变的顺序，并且可以观察到仅两个磁性有序相，顺电高温无公度（HTI）和铁电低温无公度（LTI）。有趣的是，具有螺旋（摆线）磁性结构的LTI多铁性相被稳定到至少1.8 K，这可以通过测量电极化的强度来揭示，并通过单晶样品上的中子衍射来证实。所提取的LTI相位的磁矩除了包含主交换之外，还包含对称性所允许的摆线的精细分量，这导致由于混合表示的位置相关对称性而导致沿着摆线传播的磁矩的小幅度变化。在HTI阶段，可以推导出脊柱磁矩的有限虚部，从而产生自旋摆线，而不是对于不同的脊柱自旋链具有相反的自旋手征的纯正弦结构。在这两个阶段中的交叉结网站的磁性排序是不同的，在纯Ni化合物中的相应的。与Ni $_3$ V $_2$ O $_8$相比，已经观察到HTI相的更宽的温度稳定性范围，这可以通过由于Co掺杂而导致的额外的单离子易轴各向异性来解释。Co掺杂的化合物的较大的不相容性在竞争的次近邻和最近邻相互作用之间产生较大的比率，与母体化合物中的0.39相比，对于7%（10%）Co的掺杂水平，该比率为$J_2/J_1$ =0.43（0.47）。
