Magnetic resonance probing of ferroelectricity and magnetism in metal-organic frameworks
我们采用电子顺磁共振（EPR）的自旋探针Mn 2+的研究DMAMnF和Mn 2掺杂的DMZnF，这被认为是模型金属有机框架（MOF）与Pb自由钙钛矿结构的顺电铁电转变。在DMAMnF中，我们研究了在X波段（9.4 GHz）和超过80至300 K的Mn 2 + EPR线的形状和强度的变化，我们表明在铁电转变的磁电耦合的情况下。在DMMnF的反铁磁转变处，我们检测到由AFM相的弱铁磁性引起的磁电耦合。在DMZnF中，Mn 2+探针的EPR和DFT的组合表明，晶体场主要由DMA+阳离子决定。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Cycloidal magnetism driven ferroelectricity in double tungstate LiFe(WO$_4$)$_2$
如果$A$ =Mn、Fe、Co、Cu、Ni，则具有以沿$c$ -轴的$A$ O $_6$八面体之字形链为特征的黑钨矿结构的钨酸盐$A$ WO $_4$可以是磁性的。其中，MnWO $_4$是一个独特的成员与摆线Mn $^{2+}$自旋顺序在低温下发展，导致一个有趣的II型多铁性行为。本工作合成了双钨酸盐LiFe（WO $_4$）$_2$，并对其进行了系统的研究。包括结构、热力学、磁性、中子粉末衍射和热释电测量的实验表征明确地证实了LiFe（WO $_4$）$_2$是钨酸盐家族中第二个发现的多铁性系统。密度泛函理论计算也证实了摆线磁驱动的铁电性。虽然这里Fe离子之间的磁耦合是间接的，即通过所谓的超-超-交换，但磁性和铁电转变的温度令人惊讶地比MnWO $_4$的温度高得多。
2017-05-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroicity in an organic charge-transfer salt: Electric-dipole-driven magnetism
多铁性材料表现出电自由度和磁自由度的同时有序性，无论从学术角度还是从技术角度来看，都是一种引人注目的材料。多铁性的一个突出机制是自旋驱动的铁电性，通常在具有螺旋自旋序的阻挫反铁磁体中发现。在那里，与传统的铁电体类似，电偶极是由离子的偏心位移产生的。然而，最近一种不同的机制，即纯电子铁电性，其中电荷顺序打破反转对称性，引起了相当大的兴趣。在这里，我们提供的证据，这种奇特的类型的铁电性，伴随着反铁磁自旋顺序，在一个二维的有机电荷转移盐，从而代表了一类新的多铁性。对于电子铁电体，偶极和自旋序几乎同时出现。这可以归因于铁电有序引起的自旋阻挫的损失。因此，这里的自旋序是由铁电性驱动的，与螺旋磁体中的自旋驱动铁电性形成鲜明对比。
2011-11-24 cond-mat.str-el
Ferroelectricity from iron valence ordering in rare earth ferrites?
本文综述了LuFe2O4和结构相关的稀土铁氧体中电荷有序化引起的多铁性的可能性。最近的铁电性的宏观指标和耦合自旋和电荷顺序的微观测定的实验工作表明，这种情况并不成立。理解实验观察到的电荷和自旋序的起源将需要进一步的理论工作。最近在这些材料的研究，如几何挫折效应，可能的电场诱导的过渡，或轨道顺序的其他方面也简要处理。
2013-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectricity due to orbital ordering in E-type undoped rare-earth manganites
为了理解未掺杂锰氧化物中电子对铁电极化的贡献的起源，我们评估了轨道极化布洛赫电子的Berry相作为反铁磁E型配置背景下建立的轨道有序（OO）。在紧束缚模型中，OO的发生是由Jahn-Teller（JT）相互作用调节的，该模型用于相互作用的电子沿Z字形链运动。一旦JT耦合强到足以诱发OO，就会发现有限的极化，这支持了第一性原理预测的大电子贡献。
2011-02-24 cond-mat.str-el
Exact treatment of magnetism-driven ferroelectricity in the one-dimensional compass model
考虑了一类在外部磁场中具有反对称Dzyaloshinskiii-Moriya交换作用的一维Compass模型.基于Jordan-Wigner变换得到的精确解，我们研究了激发能隙、自旋关联、基态简并度和相变的临界性质.有限电场和磁场下的相图由铁磁相、斜反铁磁相和手征相组成。Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在手征相的基态中诱导了电极化，在那里出现了非局域弦序和纠缠谱的特殊特征，而强手征相关在有限温度下出现在其他相中，并由非手征基态和手征激发之间的间隙控制。我们进一步表明，在所有阶段的磁电效应消失以上的一个典型的温度对应的有效费米子模型的总带宽。为此，我们探讨熵，比热，磁化，电极化的强度，和磁电张量在有限温度。我们确定了相当奇特的比热和极化行为的指南针模型，从高度沮丧的相互作用。
2014-09-20 cond-mat.str-el quant-ph
Origin of spin-driven ferroelectricity and effect of external pressure on the complex magnetism of 6H-perovskite Ba3HoRu2O9
本研究结合中子衍射、理论计算与同步辐射XRD，揭示Ba3HoRu2O9中Ru(4d)与Ho(4f)通过逆D-M相互作用产生自旋驱动铁电性，并发现外压可提升其磁有序温度。
2024-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroic nitride perovskites with giant polarizations and large magnetic moments
具有铁电性和磁性之间耦合的多铁性已经被追求了几十年。然而，由于铁电性和磁性之间的共同权衡，它们的磁电性能仍然有限。在这里，提出了一个家庭的氮化物钙钛矿作为多铁性与突出的物理性能和非平凡的机制。以GdWN $_3$为原型，我们的第一性原理计算发现其钙钛矿相具有大的极化（例如$111.3$ $μ$ C/cm $^2$对于$R3c$相）和磁矩$7$ $μ_{\rm B}$ /Gd $^{3+}$。更有趣的是，它的铁电起源是多重的，具有来自Gd $^{3+}$和W $^{6+}$离子的显著贡献，不同于其姐妹成员LaWN $_3$，其中铁电性几乎仅来自W $^{6+}$离子。随着稀土离子尺寸的减小，A位离子对铁电不稳定性的贡献越来越大。考虑到小的稀土离子可以是氮化物钙钛矿中适当的铁电性和磁性的主要来源，我们的工作提供了一条追求更多具有非常规机制和最佳性能的多铁性的路线。
2022-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Magnetic Scattering and Ferroelectric Switching at the LaAlO$_3$/EuTiO$_3$/Sr$_{0.99}$Ca$_{0.01}$TiO$_3$ Interface
铁电有序和铁磁有序很少共存，磁电耦合更是罕见。结合这些顺序的一个可能途径是通过界面设计，其中在组成材料处形成的顺序可以重叠和相互作用。利用磁输运和扫描SQUID测量相结合的方法，我们研究了LaAlO $_3$ /EuTiO $_3$ /Sr $_{0.99}$ Ca $_{0.01}$ TiO $_3$异质结构中铁电性、磁性和二维电子系统（2DES）之间的相互作用.我们发现，在界面处的电子经历磁散射出现在EuTiO $_3$层中的发散居里-外斯型行为。2DES还受到Sr $_{0.99}$ Ca $_{0.01}$ TiO $_3$块体处的可切换铁电极化的影响。虽然2DES与磁性和铁电性相互作用，我们表明，导电电子的存在下，在EuTiO $_3$层的磁化强度没有影响。我们的研究结果提供了实现一个新的多铁性系统，磁性和铁电性可以通过一个中间导电层相互作用的第一步。
2022-04-10 cond-mat.str-el
Ferroelectricity and ferromagnetism in VOI$_2$ monolayer: the role of Dzyaloshinskii-Moriya interaction
具有内禀铁磁性和铁电性的多铁性材料非常理想，但相当罕见，而大多数铁电磁体是反铁磁性的。最近的一项理论工作[Phys. Rev. B { \bf 99}，195434（2019）]预测，卤氧化物VO $X_2$（$X$：卤素）单层是二维多铁性的，违反了经验$d^0$规则。最有趣的是，成员VOI $_2$被预测表现出自发的铁磁性和铁电性。在本工作中，我们利用密度泛函理论和蒙特卡罗模拟对VOI $_2$单分子膜的结构和磁性进行了研究。具有强自旋轨道耦合的重元素碘的存在导致极性结构中有效的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，这有利于短周期螺旋磁结构。另一个有趣的结果是，原位库仑相互作用可以强烈抑制极性畸变，从而导致铁磁金属态。因此，VOI 2单层是具有螺旋磁性的铁电绝缘体或铁磁金属，而不是铁磁铁电系统。我们的研究突出了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的关键物理作用。
2020-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coupling of Magnetic Order, Ferroelectricity, and Lattice Strain in Multiferroic Rare Earth Manganites
多铁性稀土锰氧化物由于同时存在不同类型的磁性和铁电性有序而引起人们的关注，并产生了复杂的相图和丰富的物理现象。在几种化合物中观察到的不同顺序和大磁电效应的耦合和相互干扰具有根本的兴趣，并具有未来应用的潜力，其中介电（磁）性质可以通过磁（介电）转变的发生或磁（电）场的应用进行修改。磁电效应的物理机制和铁电有序在磁转变的起源还有待探索。我们讨论了多铁性现象的六方HoMnO 3和强磁-介电耦合是密切相关的晶格应变引起的异常大的自旋-声子相关。
2005-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stacking-dependent ferroicity of reversed bilayer: altermagnetism or ferroelectricity
本研究提出双层反向堆叠法设计二维反铁磁体，以AB'堆叠双层PtBr₃验证其本征自旋劈裂及手性调控，并发现AC'堆叠下结合滑动电子学可实现磁电耦合，为相关物理性质研究提供平台。
2024-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct observation of ferroelectricity in Ca$_3$Mn$_2$O$_7$ and its prominent light absorption
已知层状钙钛矿$A_3M_2$ O $_7$表现出所谓的混合反常铁电性。尽管实验证实的情况下（例如，$M$ =Ti和Sn），铁电性在磁性Ca $_3$ Mn $_2$ O $_7$仍然是一个谜。在这里，结构，铁电，磁电和光学性能的钙$_3$锰$_2$ O $_7$进行了系统的研究。可切换的极化直接测量，证明其铁电性。此外，还发现了磁电响应，暗示了磁性和铁电性之间的耦合。此外，观察到强的可见光吸收，这可以从其电子结构理解。其直接和适当的带隙，以及宽的导电带，使钙$_3$锰$_2$ O $_7$的铁电光电应用的潜在候选人。
2018-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Possible ferrimagnetism and ferroelectricity of half-substituted rare-earth titanate: a first-principles study on Y$_{0.5}$La$_{0.5}$TiO$_3$
具有钙钛矿结构的钛酸盐，包括铁电体（例如，BaTiO $_3$）和铁磁材料（例如，YTiO（$_3$）是重要的功能材料。最近的理论研究预测了应变EuTiO $_3$和钛酸盐超晶格中的多铁性态，其中前者已经被实验证实。在这里，第一性原理计算进行调查Y半取代的LaTiO 3的结构，磁性和电子性质。我们的研究结果表明，由于固有的相竞争，Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO $_3$的磁性敏感地依赖于其结构细节。最低能态是铁磁态，导致0.25 $μ_{\rm B}$ /Ti。此外，Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO $_3$的某些构型表现出混合的非正常极化，这可以显著地受到磁性的影响，从而导致多铁性。由于取代的猝灭无序，具有随机A位离子的真正Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO 3材料可能表现出有趣的弛豫行为。
2015-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroicity due to charge ordering
在这篇文章中，我们重点讨论了由不同形式的电荷有序驱动的多铁性。我们将介绍电荷有序化在磁性系统中诱导铁电性的一般机制。有一些特定类别的材料与此相关。我们将讨论一些详细的$(i)$钙钛矿锰氧化物的类型（PrCa）MnO $_3$，$(ii)$的复杂和有趣的情况下，磁铁矿Fe $_3$ O $_4$，$(iii)$强铁电挫折LuFe $_2$ O $_4$，$(iv)$一个例子的准一维有机系统。所有这些都是“I型”多铁性，其中铁电性和磁性具有不同的起源，并且发生在不同的温度下。在本文的第二部分中，我们讨论了“II型”多铁性，其中铁电性完全是{ \it归因于}磁性，但电荷有序发挥着重要作用，例如$(v)$、新发现的多铁性Ca $_3$ CoMnO $_6$、$(vi)$中可能的铁电性RNiO型稀土钙钛矿镍酸盐$_3$，具有磁性E型有序的钙钛矿锰氧化物的$(vii)$和双层锰氧化物的$(ix)$。
2008-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence for large electric polarization from collinear magnetism in TmMnO3
自Kimura等人[1]发现正交畸变钙钛矿TbMnO 3中反铁磁有序和铁电有序共存且强耦合以来，磁电（ME）多铁性领域的研究活动日益活跃。现在普遍认为，TbMnO 3中的铁电性是由磁性长程序引起的，这种磁性破坏了晶体的对称性并产生了极轴[2]。一个剩下的关键问题是磁序是否能诱导铁电极化，这是大的技术上有用的材料。我们表明，铁电性在正交（o）TmMnO 3共线磁序诱导，其电极化的强度的下限是大于以前研究的正交重稀土锰氧化物。晶格常数的温度依赖性提供了大的自旋-晶格耦合效应的进一步证据。我们的实验表明，具有相称磁基态的正交钙钛矿中的铁电极化可以通过1微C/cm 2阈值，如理论[3，4]所建议的。
2009-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crystal field and magnetism with Wannier functions: Rare-earth doped aluminum garnets
利用最近发展起来的方法，我们计算了掺有七种三价Kramers稀土离子的钇铝石榴石和镥铝石榴石的晶场参数。然后，我们将计算出的参数插入到考虑到电子-电子，自旋-轨道和塞曼相互作用的类原子的哈密顿量，并确定由晶体场以及磁$\hat{g}$张量的多重态分裂。我们比较计算结果与现有的实验数据。
2015-08-05 cond-mat.str-el
Ferroelectric Control of Magnetism and Transport in Oxide Heterostructures
磁性和传输是现代电子设备中的两个关键功能成分。在氧化物异质结构中，铁电性可以提供一种新的途径来控制这两个属性通过电操作，这是科学上有趣的和技术上重要的。本文简要介绍了这一快速发展的研究领域的最新进展。将涉及几个分主题。首先介绍了界面磁性的铁电极化调谐，包括磁化强度、易磁化轴、磁相以及交换偏压的调谐。其次，铁电极化的横向和隧道传输调谐将进行审查。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
CdV2O4: A rare example of a collinear multiferroic spinel
通过研究几何阻挫尖晶石CdV_2 O_4的介电性质，我们观察到铁电性在共线反铁磁基态的转变。在这种多铁性尖晶石中，铁电性是由局部磁致伸缩驱动的，而不是由更常见的螺旋磁性驱动的。实验结果证实了从头计算的电极化的强度和基本的自旋和轨道顺序。结果指向电荷重排由于二聚，其中电子相关性和接近绝缘体-金属过渡起着重要的作用。
2010-09-21 cond-mat.str-el
Multiferroicity, The coupling between magnetic and polarization
多铁性是指两种或两种以上基本铁性共存的多功能材料，是近年来凝聚态物理和材料科学研究的热点之一。多铁性材料中多个序参量的共存带来了新的物理现象，并为新的器件功能提供了可能。多铁性研究活动的复苏是由一些新的发现和概念，实验和理论证明。在这篇评论文章中，我们概述了一些进步的里程碑，在这一刺激领域，特别是对于那些单相多铁性的磁性和铁电性共存。首先，我们将重点介绍多铁性的物理概念和当前将磁性和铁电性整合到单相系统中的挑战。随后，我们将总结用于组合这两种订单的各种策略。特别关注三种新的多铁性产生机制：（1）由打破空间反转对称性的自旋序（如螺旋和E相反铁磁自旋序）诱导的铁电性，（2）源于电荷有序态的铁电性，（3）铁磁有序系统。然后，我们将讨论元激发，如电磁振子，和应用潜力的多铁性。最后，展望了存在的问题和机遇。
2009-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectricity in perovskite $HoMnO_3$ and $YMnO_3$
在正交晶系的$HoMnO_3$和$YMnO_3$中分别观察到了铁电性，在磁锁定转变为E型结构或具有与温度无关的波矢的无公度相。在$HoMnO_3$中，铁电极化强烈依赖于外部磁场，表明该化合物中涉及稀土矩序。结果进行了讨论的框架内最近的理论模型，特别是双交换驱动极位移预测的E型磁结构。
2007-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Type-II multiferroic Hf$_{2}$VC$_{2}$F$_{2}$ MXene monolayer with high transition temperature
实现多铁性二维（2D）材料应该能够在纳米器件中实现许多功能。然而，到目前为止，预测的二维多铁性是非常少的，共存的，但只有松散耦合（I型）的铁电性和磁性。在此，鉴定了II型多铁性MXene Hf $_{2}$ VC $_{2}$ F $_{2}$单层，其中铁电性直接源自其磁性。非共线的Y型自旋序产生垂直于自旋螺旋平面的极化。值得注意的是，多铁性转变估计发生在室温以上。我们的研究应该打开大门，一个新的分支的二维材料的追求内在的强磁电。
2019-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism in the KBaRE(BO3)2 (RE=Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) series: materials with a triangular rare earth lattice
本文报道了KBaRE（BO_3）_2（RE= Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb）系列化合物的磁性。样品经X射线衍射分析，属于R-3 m空间群。物理性质测量表明，这些化合物在1.8 K以上的自旋之间表现出主要的反铁磁相互作用，没有任何磁有序迹象。这种结构类型中理想的二维稀土三角层使其成为研究稀土基材料中磁阻挫的潜在模型系统。
2016-11-25 cond-mat.str-el
Tunable ferroelectricity in artificial tri-layer superlattices comprised of non-ferroic components
假设没有铁性成分的异质结构材料系统不显示与铁电性相关的有序性。然而，在由过渡金属氧化物组成的异质结构中，由界面引入的破坏可以影响电子自旋、电荷和轨道之间的竞争相互作用的平衡。这导致了异质结构的原始构建块中缺乏的特性的出现，包括金属性，磁性和超导性。在这里，我们报告的发现，铁电性的人工三层超晶格仅由非铁电性NdMnO 3/SrMnO 3/LaMnO 3层。铁电性观察到低于40 K表现出很强的可调谐性的超晶格周期性。此外，磁电耦合导致150%的磁调制的极化。密度泛函计算表明，打破空间反转对称性和混合价，因为阳离子不对称性和界面极性不连续，分别引起所观察到的行为。我们的研究结果表明，工程的非对称分层结构与紧急铁电和磁场可调功能不同的正常设备，其中组件是典型的铁电体。
2012-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhancement of ferroelectricity in Cr-doped Ho_2Ti_2O_7
为了提高焦绿石Ho 2 Ti 2 O 7的铁电性，合成了一系列多晶焦绿石型稀土钛酸盐Ho_{2-x} Cr_xTi_2O_7。当掺杂浓度接近x=0.4时，样品的极化强度P从x=0时的0.54 \muC/m ~ 2增加到660 \muC/m ~ 2，铁电相变点Tc从~ 60 K增加到~ 140 K。在T~ 140 K时出现了磁异常，并对磁场有极化响应，表明Ho_（2-x）Cr_xTi_2 O_7具有多铁性。
2010-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism in Rare Earth Quasicrystals: RKKY Interactions and Ordering
本文用两步理论方法研究了稀土准晶简单模型的磁性。首先，我们计算RKKY相互作用的紧束缚哈密顿定义在一个二维准周期平铺。其次，我们研究统计力学的伊辛自旋耦合通过这些相互作用，使用蒙特卡罗模拟。我们发现出现的强耦合的自旋集群与显着较弱的集群间耦合，并过渡到一个低温相，证明了有限的域壁张力的长程序。
2015-02-24 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Coupling of (ferro)electricity and magnetism through Coulomb blockade in Composite Multiferroics
复合多铁性材料是指具有铁电性、磁性和强电子关联相互作用的材料。典型的例子-磁性纳米颗粒嵌入铁电基体中。铁电和铁磁自由度的耦合是由于铁电基体对交换耦合常数的影响，通过屏蔽晶粒内和晶粒间的库仑相互作用。冷却典型的磁性材料，有序状态出现在比无序状态更低的温度下。我们表明，在复合多铁性有序磁相可能会出现在更高的温度比磁无序相。在非磁性材料中，这种行为被称为逆相变。
2015-05-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Highly tunable magnetic spirals and electric polarization in Gd$_{0.5}$Dy$_{0.5}$MnO$_3$
近年来，在多铁性材料领域的研究中，发现了许多由摆线螺旋序诱导的铁电性新材料。电极化的强度的方向通常受到自旋各向异性和磁场的约束。在这里，我们报告的混合稀土锰氧化物，Gd $_{0.5}$ Dy $_{0.5}$ MnO $_3$，表现出自发的电极化的强度沿一般方向在晶体ac平面，这是抑制低于10 K，但重新出现在一个施加的磁场。中子衍射测量结果表明，极化方向的结果从一个大的倾斜的螺旋平面相对于结晶轴和铁电性的抑制是由一个摆线螺旋转化成一个螺旋的，这是一个独特的属性稀土锰氧化物。螺旋平面取向的自由度允许铁电性的精细磁控制，即旋转以及取决于磁场方向的极化的强烈增强。我们表明，这种不寻常的行为起源于过渡金属和稀土磁性子系统之间的耦合。
2019-03-05 cond-mat.str-el
Rare-Earth Chalcogenides: An Inspiring Playground For Exploring Frustrated Magnetism
本研究聚焦稀土硫属化物$ARECh_2$家族，总结其作为三角晶格受挫磁性研究典型平台的关键发现，强调其基态多样性、结构可调性及对量子磁性理论的完善作用，为该领域后续探索提供方向。
2024-12-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
The magnetoelectric coupling in the multiferroic compound LiCu2O2
本文研究了锯齿形自旋链多铁性LiCu_2O_2化合物的铁电性和磁性之间可能的耦合类型。基于群论分析，我们构造了一个多序参量的唯象模型。从我们的计算中，我们得出结论，涉及链间的磁结构和铁电性的耦合是必要的，以了解Park等人的实验结果。我们提出的模型是能够占的电极化的强度触发器中存在的外部施加的磁场。此外，基于我们的理论模型，我们可以作出具体的选择规则预测存在于LiCu2O2系统中的电磁振子激发。我们还预测，在交流电导率测量中测得的电磁振子峰是场相关的。
2008-05-01 cond-mat.str-el
Mott Transition and Magnetism in Rare Earth Nickelates and its Fingerprint on the X-ray Scattering
金属-绝缘体转变（MIT）仍然是固态物理中研究最彻底的现象之一，但这种现象的复杂性，通常涉及许多自由度的合作，包括轨道，波动的本地矩，磁性和晶体结构，已经抵制了从头计算的预测。本文基于动力学平均场论，发展了关联电子材料的从头算理论方法，可以预测有限温度下跨MIT晶体结构的变化。这使我们能够研究电子，磁性和轨道自由度与稀土镍酸盐中MIT晶体结构之间的耦合。我们预测了竞争态的自由能分布和理论磁基态组态，与中子散射数据一致，但与以前提出的磁模型不同。在动态平均场论中，考虑了核孔相互作用，对K边的弹性X射线共振响应进行了理论建模，并将其作为电荷序的直接探测器。我们表明，线形的测量共振弹性X射线响应可以解释与“网站选择性”莫特的情况下，没有真正的电荷顺序Ni网站。
2017-05-25 cond-mat.str-el
Triple-well ferroelectricity and kagome-like Chern flat band in two-dimensional multiferroic CuVP$_2$Se$_6$
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
CuVP₂Se₆单层同时具备可调三重阱铁电性和自旋极化陈平坦带，为拓扑磁性研究提供新平台。
2026-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic-Field and External-Pressure Control of Ferroelectricity in Multiferroic Manganites
研究了一系列稀土离子$R$ MnO $_{3}$（$R$是稀土离子）晶体在磁场和准流体静压下的介电性质。发现GdMnO $_3$晶体在13 K以下出现铁电相。我们已经证实，在正交$Pbnm$设置中，沿轴（$P_a$）存在小的自发极化，并且$P_a$可以被直流电场反转。铁电相变引起的介电异常伴随着热滞和晶格收缩。铁电转变温度随准静水压力的增加而降低。这些结果表明，铁电相变是反常的，是一级位移型铁电相变。平行于自旋倾斜方向（$H \| c$）的0.4T磁场使$P_a$容易塌陷，而平行于易磁化轴（$H \| b$）的磁场使$P_a$增强。
2004-12-07 cond-mat.str-el
A new quantum hydrodynamic description of ferroelectricity in spiral magnets
针对强关联磁介质电极化特性缺乏理论模型的问题，研究基于多粒子量子流体力学方法，建立微观与唯象铁电理论关联，推导极化演化方程，可复现已知结果并预测新效应，为动态磁电效应研究提供工具。
2024-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism of a rhombohedral-type pyrochlore-derived Kagome series, Mn2R3Sb3O14 (R= Rare-earths)
本文报道了一系列新化合物Mn_2R_3Sb_3O_（14）的磁性研究结果，该化合物含有二维Kagome晶格的R离子，属于烧绿石系列。在最近的文献中，已经报道了该家族的轻R成员（R= La，Pr和Nd）的晶体学特征在许多方面是新颖的，特别是在辉石中罕见的结构的斜方晶系性质。据报道，随着R变得更重，超过R= Sm，众所周知的立方烧绿石相的分数趋于逐渐占主导地位。在这里，我们报告说，我们能够形成的Gd成员在菱面体的形式没有明显的混合物从立方相。关于磁性行为，我们对La成员的磁化强度测量表明Mn以二价态存在，没有任何证据表明在2K以下存在长程磁有序（即抑制磁性），这对于Mn基氧化物来说并不常见，尽管不排除低于2K的反铁磁现象。Nd和Gd的成员，但是，被发现显示出不同的功能高于2 K的磁化率和热容，归因于远程磁有序从各自的稀土亚晶格。磁性方面的实验结果被发现是一致的从头计算能带结构计算的La的情况下进行的结果。计算结果表明，电子关联对描述绝缘行为很重要。
2016-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Metallic ferroelectric-ferromagnetic multiferroics in strained EuTiO$_{3-x}$H$_x$
极性金属由金属性和极性晶体结构的共存来定义。它们在非线性光学、铁电器件和量子器件中具有潜在的应用。同时，铁电-铁磁（FE-FM）多铁性同时显示铁电性和铁磁性，导致信息存储的新技术。金属性、铁电性和铁磁性是否可以在材料的单一区域共存，这仍然是一个悬而未决的问题。EuTiO $_3$在磁传感器、存储器、磁光器件和能量转换器件中具有潜在的应用前景。它稳定在一个多临界平衡，并表现出丰富的一系列有趣的属性。在这里，使用混合密度泛函理论计算的结果，我们报告金属FE-FM多铁性在应变工程外延EuTiO $_3$与H掺杂。极性金属磁性的出现为控制这些材料的应用提供了新的自由度。讨论了金属性、铁电性和铁磁性共存的基本机制。用Ruderman-Kittel-Kasuya- Yosida（RKKY）相互作用解释了金属EuTiO $_{3-x}$ H $_x$的铁磁性，与实验结果一致.由于费米能级上的电子与铁电畸变的耦合较弱，金属性和铁电性可以共存。我们的研究结果表明，应变和掺杂的综合作用是负责实现EuTiO $_3$基金属FE-FM多铁性，并可能提供一个新的途径，获得金属FE-FM多铁性在其他材料。
2020-02-28 cond-mat.str-el
Anisotropic magnetism and electronic properties of the kagome metal SmV6Sn6
由于几何、磁性、电子关联和能带拓扑之间的相互作用，预计可果美磁体将具有涌现特性。在RV 6Sn 6 kagome金属中，磁性和拓扑电子态可以通过稀土工程来调节，其中R是稀土元素。在这里，我们提出了SmV 6Sn 6，一种具有二维kagome网络的钒和受抑的三角形Sm晶格的金属的合成和表征。部分Sm原子沿c轴从正常的R位置移动c/2。磁性测量显示出明显的各向异性，易磁化轴在ab平面内。电子输运在200 K以下表现出多带行为。密度泛函理论计算发现SmV 6Sn 6的电子结构具有平坦带、狄拉克锥和由费米能级附近的V-3d电子产生的鞍点。没有证据表明存在的电荷密度波或磁序下至2 K可以观察到。因此，SmV_6Sn_6可以被看作是RV_6Sn_6结构的适度无序衍生物，其中无序稀土离子可以抑制RV_6Sn_6 kagome家族中的磁有序和电荷密度波。
2023-03-01 cond-mat.str-el
Crystal Structure, Magnetism, and Electronic Properties of New Rare-Earth-Free Ferromagnetic MnPt5As
目标功能材料的设计和合成一直是材料科学家们的长期目标。虽然很难为所有类型的材料生成通用的设计策略，但是，对于典型的材料族来说，具有这样的设计规则仍然是有帮助的。本文综合考虑了结构类型、原子间距、自旋轨道耦合等与磁性相关的重要化学和物理因素，首次成功合成了一种新型的无稀土铁磁体MnPt 5As。MnPt 5As可以通过使用高温颗粒方法来制备。根据X射线衍射结果，MnPt 5As在具有空间群P4/mmm（Pearson符号tP 7）的四方晶系晶胞中结晶。对MnPt 5As的磁性测量证实了该相的铁磁性，居里温度为~301 K，饱和磁矩为3.5 uB/公式。通过应用Stoner判据的评估还表明MnPt 5As对铁磁性敏感。电子结构的计算，使用WIEN 2k程序与本地自旋密度近似意味着该阶段的自发磁化主要来自Mn和Pt原子上的d轨道的杂化。理论评估与实验结果是一致的。此外，自旋-轨道耦合效应对MnPt 5As的磁矩有很大的影响. MnPt 5As是该结构类型中的第一种高性能磁性材料。MnPt 5As的发现为研究磁性和结构之间的相互作用提供了一个平台。
2020-06-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Rare-earth tuned magnetism and magnetocaloric effects in double perovskites $R_2$NiMnO$_6$
对双钙钛矿材料$R_2$ NiMnO $_6$与$R =$ Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy的磁化强度和磁热效应进行了全面的实验研究。虽然顺磁性到铁磁性的转变，T $_{\rm C}$在$\sim 100 - 200~$ K范围内，是一个共同的特点，可以归因于Mn $^{4+}$和Ni $^{2+}$磁矩的排序，定性不同的行为取决于$R$的选择，在低温下观察到。磁化强度的这些低温异常也表现在磁熵的变化中，$-ΔS_{M}$，其符号取决于$R$的选择。为了理解这些结果，我们提出了基于平均场近似和Monte Carlo模拟的最小自旋模型的理论分析。该模型正确地捕捉了实验观察的关键特征。
2021-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-Orbit Exciton in a Honeycomb Lattice Magnet CoTiO$_3$: Revealing Link Between Rare Earth and Transition Metal Magnetism
利用非弹性中子散射研究了CoTiO $_3$单晶样品中的自旋轨道激子随温度的变化。CoTiO $_3$是一种蜂窝状磁体，具有主导的XY型磁相互作用和低于$\mathrm{T_N} \approx 38$ ~K的A型反铁磁序。我们发现，SO激子变得更软，但获得了更大的带宽，在顺磁相相比，在磁有序相。此外，仅在中间温度范围内观察到额外模式，因为样本被加热到高于低于$\mathrm{T_N}$的最低可达温度。在这种材料中观察到的这种不寻常的温度依赖性表明，它的基态（$S_{\mathrm{eff}}=\frac{1}{2}$双峰）和激发态多重态是强耦合的，因此不能像在伪自旋模型中经常做的那样独立处理。我们的观察结果可以解释的多层次理论内的随机相位近似，明确考虑到地面和激发多重态。我们的理论最初是为了解释稀土磁体中磁激发的温度依赖性而发展的，它的成功突出了稀土系统中磁激发与具有强自旋轨道耦合的过渡金属系统中磁激发之间的相似性。
2020-07-07 cond-mat.str-el
Complex nature of magnetic field-induced ferroelectricity in GdCrTiO5
这项工作显示了一个非常规的路线自旋驱动铁电性起源于亚稳磁场诱导的铬亚晶格在钆时刻的存在下，在低温下倾斜。与同结构的钕化合物相比，其磁性和磁电效应有明显的不同。我们提出的结果，彻底调查的温度和磁场依赖的磁化以及交流和直流磁化率。这些散装测量的补充本地探测光谱利用电子自旋共振和μ子自旋旋转/弛豫探测铬时刻。铁电秩序推断从热电和磁电流测量。只有当系统在超过10 kOe的外加磁场中冷却时，GdCrTiO 5才显示出约10 K的热电流信号。一个独特的自旋驱动的铁电秩序揭示在这种状态下的温度低于10 K，这可以通过改变磁场方向和极性的电场切换。但是，磁性测量没有显示出长程磁性有序的明显特征。在没有任何元磁行为的情况下存在这种元磁电型行为在文献中是罕见的。我们的显微光谱结果表明，在10 K附近的磁性能的显着变化。可能存在Gd和Cr矩之间的交换挫折，这阻止了在进一步高温下的长程磁有序。低于10 K，弱磁有序发生由于晶格畸变，这有助于磁介电耦合的挫折最小化。然而，非极性失真达到可观的值后，应用磁场超过10千欧打破空间反转对称，这产生铁电性。
2017-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic ratchet effect in a moiré system: signatures of excitonic ferroelectricity
该研究在层不对称石墨烯-氮化硼莫尔异质结构中发现电子棘轮效应，证明偶极激子可驱动多态非易失极化，并提出新型“激子铁电性”。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theory of magnetism for rare-earth magnets on the Shastry-Sutherland lattice with non-Kramers ions
本文提出了描述Shastry-Sutherland晶格上非Kramers局域矩的扩展XYZ有效自旋模型，发现常规探针不可见的纯四极序可稳定存在并普遍形成隐藏的“1/3磁化平台”，最后讨论了其在Pr基稀土磁体中的实验特征。
2025-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable magnetism and electron correlation in Titanium-based Kagome metals RETi3Bi4 (RE = Yb, Pr, and Nd) by rare-earth engineering
通过稀土工程在钛基Kagome金属RETi3Bi4中实现从非磁到铁磁的可调磁性，并揭示电子关联与铁磁有序温度的潜在关联，为拓扑Kagome磁体研究提供新平台。
2023-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Ferroelectric Ferrimagnetic LiFe$_2$F$_6$: Charge Ordering Mediated Magnetoelectricity
三金红石型LiFe $_2$ F $_6$是具有Fe $^{2+}$ /Fe $^{3+}$构型的电荷有序材料。本文从理论上研究了它的磁性、电子结构、相变和电荷有序等物理性质。一方面，电荷有序化导致了具有大极化的不适当的铁电性。另一方面，它的磁性基态可以通过适度的压缩应变从反铁磁调谐到亚铁磁。因此，LiFe $_2$ F $_6$可以是具有大磁化和极化的稀有多铁性。最重要的是，由于电荷有序是铁电性和磁化的共同成分，因此可以通过翻转极化来完全切换净磁化，从而呈现固有的强磁电效应和期望的功能。
2017-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Independent ferroelectric contributions and rare-earth-induced polarization reversal in multiferroic TbMn2O5
通过光学二次谐波产生和朗道理论分析，将多铁性TbMn_2 O_5的磁致自发极化的三个独立贡献分离开来。其中两个与Mn ~（3+）/~（4+）磁序有关，且与高达7 T的外加磁场无关。第三个贡献与Tb 3+的长程反铁磁有序有关。它显示了一个急剧下降的应用程序的磁场和介导的自发电极化的强度在TbMn 2 O 5的符号的变化。稀土长程序和非线性光学性质之间的密切关系点各向同性的Tb-Tb交换和氧自旋极化作为这种稀土诱导铁电性的机制。
2011-12-08 cond-mat.str-el
High-order crystal field and rare-earth magnetism in RECo5 intermetallics
采用从头算密度泛函+动力学平均场论方法，结合准原子近似，研究了稀土离子在$_5$和$_5$铁磁金属间化合物中的晶体场效应.研究揭示了高次扇形谐波分量的CF在RECo $_5$金属间化合物的磁性中的重要作用。一个意想不到的大值计算在这两个系统的相应的晶体场参数（CFP）$A_6^6 \langle r^6 \rangle$，远远超出人们所期望的只有静电的贡献。它允许解决的谜的零温Nd磁矩的不饱和的NdCo $_5$沿其易轴在Co交换领域。这种不饱和状态以前曾被发现从极化中子弹性散射探测的磁化分布，但迄今仍在理论上无法解释。大的$A_6^6\langle r^6 \rangle$值大大增强了NdCo $_5$中Nd的易面磁各向异性。与直觉相反，易平面内各向异性能量的极性依赖性仍然相当小。Nd的易平面磁各向异性在高温下得到增强，这可以通过$J$混合效应来解释。从头算计算得到的NdCo $_5$的各向异性常数及其温度依赖性与实验定量一致。与NdCo $_5$不同，$A_6^6 \langle r^6 \rangle$ CFP对TbCo $_5$中Tb磁性的影响可忽略不计，表明其对RE磁性的影响在整个RECo $_5$系列中是离子特异性的。其大值的来源是RECo $_5$金属间化合物中RE离子的六角配位局域环境中RE和Co态的杂化。
2020-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism and electronic structure of YTiO$_3$ thin films
采用脉冲激光沉积法，采用逐层外延生长的方法制备了高质量的（001）取向（赝立方）铁磁YTiO $_3$薄膜。结构，磁性和电子性质，其特征在于反射高能电子衍射，X射线衍射，振动样品磁强计，元素分辨共振软X射线吸收光谱。为了揭示组成钛离子的铁磁性，X射线磁性圆二色性光谱进行了使用四个探测模式探测互补的空间尺度，克服了探测铁磁性钛与纯Ti 3+（3d $^1$）的挑战。我们的工作提供了一个途径，以区分钛和A位磁性稀土阳离子在决定磁性的稀土钛酸盐薄膜和异质结构的作用。
2015-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism and topology in Tb-based icosahedral quasicrystal
准晶具有独特的晶格结构，具有常规晶体所不具备的旋转对称性。对磁性材料的电学性质还没有完全了解，能否实现磁性材料的长程序是一个长期存在的问题。主要困难是缺乏微观理论来分析晶体电场（CEF）对QCs中稀土原子的作用。在这里，我们展示了Tb基QC中CEF的完整显微镜分析。我们发现，磁各向异性所产生的CEF起着关键作用，在实现独特的磁性织构的二十面体的顶点Tb原子位于。我们的分析表明，长程序的刺猬的拓扑电荷的特点是稳定的Tb基QC。我们还发现旋转矩态具有异常大的拓扑荷3。通过控制三元化合物中非稀土元素的组成，可以改变磁性织构和拓扑状态。我们的模型对于理解稀土类准晶体和近似晶体的磁性和拓扑性质是有用的。
2022-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Role of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction in multiferroic perovskites
以钙钛矿型多铁性RMnO_3（R = Gd，Tb，Dy）为指导，我们认为Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya）为铁电性和非公度磁性的共存和强耦合提供了微观机制.我们用蒙特卡罗模拟和零温精确计算研究了一个包含双交换、超交换、Jahn-Teller和N-S项的模型。相图中包含一个多铁性相之间的A和E反铁磁相，在良好的协议与实验。
2006-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impact of the various spin and orbital ordering processes on multiferroic properties of orthovanadate DyVO3
正钒酸盐DyVO 3晶体，已知表现出多个结构，自旋和轨道有序转变，目前研究的磁化强度，热容，电阻率，介电和极化测量的基础上。我们的主要结果是实验证据的存在下的高TC 108 K在一个很宽的温度范围内，包括不同的自旋轨道有序状态的多铁性。发现铁电性的发生与108 K时发生的反铁磁C-型自旋有序转变相一致，这表明DyVO 3属于II型多铁性，表现出磁性和铁电性之间的耦合.一些异常检测到的温度依赖性的电极化的强度进行了讨论相对于V亚晶格的自旋轨道有序态的性质和Dy亚晶格的自旋排列的程度。正钒酸盐RVO_3（R =稀土或Y）是寻找高温超导多铁性材料的一个重要的新类型。
2014-07-23 cond-mat.str-el
Multiferroic Properties of Nanocrystalline BaTiO3
一些多铁性材料[1]形成了一类罕见的材料，它们表现出铁磁性和铁电性共存引起的磁电耦合，具有许多技术应用的潜力。[2，3]在过去的十年中，对多铁性的积极研究已经确定了导致大块材料中多铁性的一些途径。[4-6]虽然传统铁电体如BaTiO 3中的铁电性预计会随着颗粒尺寸的减小而减小，[7，8]铁磁性不会以其块状形式出现。[9]在这里，我们使用的实验和第一性原理模拟相结合，以证明多铁性出现在中间尺寸的纳米晶钛酸钡，铁磁性所产生的氧空位在表面和铁电性的核心。表面极性声子和自旋之间的强耦合被证明导致在室温下观察到的磁电容效应，这可以开辟新的电磁机械器件在纳米尺度上的可能性。
2008-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phase transitions and rare-earth magnetism in hexagonal and orthorhombic DyMnO$_{3}$ single crystals
采用不同生长气氛的浮区法，选择性地生长了六方或正交DyMnO $_{3}$单晶。晶体的特征在于通过X-射线粉末衍射的地面标本和结构细化以及电子衍射。我们报告的磁化率，磁化强度，和比热的研究，这种多铁性化合物的六方和正交结构。六方DyMnO $_{3}$显示了在$T^{\mathrm {Mn}}_{N}$ = 57 K下在三角形Mn晶格上Mn $^{3+}$（S =2）自旋的磁有序性，其特征在于在比热中具有尖点。由于Mn三角晶格上的阻挫和Dy $^{3+}$（S=9/2）自旋的主导顺磁磁化率，这种转变在磁化率中不明显。在$T^{\mathrm {Dy}}_{N}$ = 3 K时，观察到Dy磁矩的部分反铁磁序.相比之下，正交DyMnO $_{3}$的磁性数据显示三个转变。的数据广泛同意从早期的中子衍射实验的结果，它允许以下分配：过渡从一个不相称的反铁磁有序的Mn $^{3+}$自旋在$T^{\mathrm {Mn}}_N$ = 39 K，一个{ \textit{lock--in} }过渡在$T_{\mathrm {lock-in}}$ = 16 K和第二个反铁磁过渡在$T^{\mathrm {Dy}}_N$ = 5 K由于Dy矩的顺序。六方晶系和正交晶系的晶体都表现出磁各向异性和复杂的磁性，由于4 $f-4f$和4 $f-3d$耦合。
2009-02-22 cond-mat.str-el
Interplay of Magnetism and Transport in HoBi
我们报告了一个极端的磁阻（XMR）在HoBi与一个大的磁矩从Ho f-电子的观察。中子散射被用来确定磁波矢量跨越几个变磁（MM）相变的HoBi的相图。与其他磁性稀土氧化物不同，HoBi的电阻率随磁场的变化是非单调的，在低温和低磁场条件下（T <2K，H2.3T）< 2.3 T. The XMR appears at H >，当所有变磁转变完成后，系统在外部磁场作用下自旋极化，其变磁转变的特征清晰可见. XMR起始场的存在以及HoBi的磁性与输运之间的密切联系在磁性稀土铌酸盐中是前所未有的。因此，HoBi提供了一个独特的机会来了解磁性XMR半金属中的电输运。
2018-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
