Multiferroic Iron Oxide Thin Films at Room-Temperature
尽管与新一代信息存储器件的开发高度相关，但在室温以上显示磁性和铁电性顺序的单相材料并不多。此外，这些不常见的材料通常在铁电顺序之一中显示出不显著的磁矩值，或者是复杂的多组分氧化物，这将非常具有挑战性地集成到设备中。在这里，我们报告的战略，以稳定的亚稳ε-Fe 2 O3的薄膜形式，我们表明，除了其已知的亚铁磁性的性质，薄膜也是铁电在300 K的反射极化1微C/cm 2。薄膜极化显示出长的保留时间，并可以在小的施加电压下切换。这些特性使得ε-Fe 2 O3成为第一个在室温下具有铁磁性和铁电性的单离子过渡金属氧化物。这种新的多铁性氧化物的简单组成和其薄膜生长的稳健路径的发现可能会促进新型器件中的ε-Fe 2 O 3的开发。
2014-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Dimensionality-induced change in topological order in multiferroic oxide superlattices
我们构造了不同折射率m的铁电（LuFeO 3）m/（LuFe 2 O 4）超晶格，研究了限制效应对拓扑缺陷的影响.我们观察到一个厚度依赖的过渡从中性带电畴壁和分数涡旋的出现。在薄的LuFeO 3层中，畴壁的体积分数增长，在达到非极性P63/mmc状态之前将对称性从P63 cm降低到P3 c1，类似于高温铁电到顺电转变。我们的研究表明，尺寸限制如何稳定的纹理超出那些在散装铁电系统。
2020-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic interfaces composed of d0 perovskites oxides
我们采用传统的密度泛函理论和先进的密度泛函理论HSE 06研究了KTaO 3/PbTiO 3界面的电子、铁电和磁性。我们发现，掺杂的价带中的空穴或导带中的电子引起的界面处的铁磁性。铁磁态是空穴掺杂（p型）和电子掺杂（n型）界面的基态，与它们相应的铁磁态和反铁磁态相比。载流子（空穴或电子）集中在界面附近以屏蔽极化电荷，因此载流子浓度随铁电极化而变化。此外，界面磁化，这是几乎成正比的载流子浓度，可以通过铁电极化反转调谐，导致在原来的KTaO 3和PbTiO 3的界面强的本征磁电效应。有趣的是，通过外加电场调谐的铁磁-铁磁转变可以在p型界面处实现。这表明了一种具有启发性的方法，超越传统的单相多铁性和多相多铁性，如铁电/铁磁异质结构的多铁性材料。KTaO_3/PbTiO_3界面在未来的多铁性器件中有着广阔的应用前景。
2014-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Solution Processed Large-scale Multiferroic Complex Oxide Epitaxy with Magnetically Switched Polarization
具有可调结构的复合氧化物具有许多迷人的特性，但精确控制成分的高质量复合氧化物外延仍然遥不可及。在此，我们成功地进行了大面积溶液基单晶外延生长（1-x）BiTi（1-y）/2FeyMg（1-y）/2 O3-（x）CaTiO 3（BTFM-CTO）多铁性固溶体，证实了其原子尺度的铁电性，自发极化强度为79~ 89 uC/cm 2。仔细的成分调整导致在室温下的~0.07uB/Fe的体磁化强度，使得磁感应极化开关表现出2.7- 3.0 × 10 -7s/m的大磁电系数。这项工作展示了溶液处理在大规模复杂氧化物外延中的巨大潜力，并在外延BTFM-CTO薄膜中建立了新型的室温磁电耦合，使得有可能探索更宽的成分，相和结构空间，可以很容易地扩大到工业应用。
2019-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Photoconductivity and photo-detection response of multiferroic bismuth iron oxide
我们报道了在预图案化叉指电极上生长的面内BiFeO 3（BFO）薄膜的可见光检测。在42 V的小偏压下，BFO薄膜的光电流与暗电流之比为40：1，光敏能力提高了15000 s（4 h）。近60%的光致载流子在1.0 s内衰减，并遵循双指数衰减模型。在373 K下，光的影响不会显著增加暗电流，可能是由于迁移率降低。亚带隙弱单色光（1 mw/cm 2）显示光载流子增加一倍。
2014-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Ordered Vortex Phase in Multiferroic Oxide Superlattices
铁电体的特征在于具有非零弹性、极性或磁性序参量$\vec{u}$的对称性破缺状态，是用于分级和操纵拓扑保护结构以及用于检测非常规拓扑现象的公认平台。在磁电多铁性材料中产生有序拓扑相的未实现的可能性，表现出耦合的磁性和极性序参量，预计将产生新的功能和开放的途径操纵拓扑特征。在这里，我们报告了一个有序的$π_1$ - $S_\infty$涡旋相内的单相磁电多铁性BiFeO $_3$的发现。该相位，其特征在于正的拓扑电荷和手性交错，实现在相干TbScO $_3$和BiFeO $_3$超晶格和建立通过直接和傅立叶空间分析相结合。观察到的秩序参数形态再现与描述当地的秩序参数刚度和竞争的非本地偶极-偶极相互作用的场模型。使序参量向$\left<100\right>$倾斜的各向异性抑制了手性错列，并产生了竞争性的$π_1$ - $C_{\infty v}$涡旋相，其中核心位于中心。
2018-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Giant directional dichroism of terahertz light in resonance with magnetic excitations of the multiferroic oxide BaCo$_2$Ge$_2$O$_7$
我们建议，同时磁性和铁电性，即多铁性，赋予电活性磁激发（电磁子）的化合物提供了一个关键，以产生大的方向性二向色性长波长的光。利用多铁性氧化物Ba $_2$ CoGe $_2$ O $_7$中铁电极化和磁化的控制，我们证明了这种定向光开关功能在太赫兹频率下与电磁子吸收共振的实现。我们的研究结果表明，这种隐藏的潜力是目前在各种各样的多铁性。
2010-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Bi containing multiferroic perovskite oxide thin films
在这项工作中，多铁性薄膜的Bi含钙钛矿氧化物，其中的铁电性的驱动力是Bi 3+孤对电子进行了讨论。首先，简要介绍了含Bi的多铁性钙钛矿氧化物，描述了在这些化合物中建立磁性和铁电有序的机制，并报道了这一领域的一些最新研究进展。第二部分介绍了脉冲激光沉积法生长BiMnO 3、（Bi 0.9La 0.1）2NiMnO 6（BLNMO）和BiFeO 3薄膜的实验研究。第三部分是专门的物理性质，这种薄膜的结构表征和磁性和铁电性能及其相关性的磁电耦合（MEC）的形式。
2014-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Combination of informational storage and logical processing based on an all-oxide asymmetric multiferroic tunnel junction
多铁性隧道结（MFTJ）已被证明是自旋电子学器件中有希望的候选材料。MFTJ中的隧道磁阻（TMR）与隧道电阻（TER）之间的耦合可在单个存储器单元中提供四个不同的电阻状态。在这里，我们表明，在一个全氧化物的非对称MFTJ的La0.7Sr0.3MnO3 /PbZr0.2Ti0.8O3 /La0.7Te0.3MnO3（LSMO/PZT/LTMO）与p型和n型电极，观察到本征整流，并可以修改的PZT的铁电极化。由于组合的TMR、TER和二极管效应，在相反的读取偏置下执行两个不同组的四个电阻状态。通过两个并联的非对称结和适当的串联电阻，可以在同一阵列器件中实现逻辑单元和四元存储单元的共存。非对称MFTJ结构使得设计具有更高存储密度、更低能耗和显著提高集成度的下一代多态存储器和逻辑器件具有更多可能性。
2019-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Multiferroicity in Cupric Oxide
本文从宏观和微观两个层次对氧化铜在230 K以下的磁相变进行了理论分析。的无公度多铁性和锁定的相称的阶段示出实现一个倒置的序列，相对于通常的序列发生在低温多铁性化合物的破缺机制。较高温度的自旋螺旋相是由耦合的序参数引起的，这些序参数在锁定跃迁到相称的基态相时解耦。表达的顺序参数的功能的磁自旋允许确定的对称性和磁结构的平衡相和微观相互作用引起的极化。
2011-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroic oxides-based flash-memory and spin-field-effect transistor
我们提出了一种改进的自旋场效应晶体管制造的二维电子气（2DEG）形成在表面的多铁性氧化物与横向螺旋磁秩序。氧化物局域磁矩的拓扑结构诱导了作用于2DEG的共振动量相关的有效自旋轨道相互作用。我们表明，自旋极化退相强烈抑制，这是至关重要的功能。载流子自旋进动相位与磁螺线螺旋度呈线性关系。后者可通过磁电效应进行电控制。我们也提出了一种基于这种结构的闪存器件。
2009-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarization coupling in multiferroic transition-metal oxides
本文对莫特绝缘过渡金属氧化物的所有电子组态提出了系统的磁感应铁电性和晶格调制的微观理论。强耦合微扰理论的各种机制的极化。特别是，自旋-轨道相互作用的配位体p轨道被证明给铁电极化的自旋电流的形式，这起着至关重要的作用，特别是在EG系统。与多铁性TbMnO 3的半定量协议。通过对X射线和中子散射实验的预测，阐明了不同材料中自旋极化耦合的微观机制。
2007-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Reversibly Strain Engineering and Electric-Field Control of Crystal Symmetry in Multiferroic Oxides
本研究通过薄膜厚度调控残余应变，在 La 掺杂 BiFeO3 薄膜中稳定反铁电正交相，并实现电场下其与铁电菱方相之间的可逆相变。
2025-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Multiferroics of TiO2/PbTiO3 Heterostructure Driven by Ferroelectric Polarization Discontinuity
当两种不同的氧化物材料结合在一起形成界面时，就会出现新的现象。例如，在LaAlO_3/SrTiO_3界面处，形成二维导电态以避免极性不连续，并且在该界面处发现磁性。在这项工作中，我们提出了一种新型的界面之间的两个非极性和非极性的氧化物，可以主机的导电状态与磁性，它是铁电极化不连续性，而不是极性不连续性，导致电荷转移，形成界面导电或磁性状态。作为一个具体的例子，我们用第一性原理计算研究了铁电钙钛矿氧化物PbTiO 3和非铁电极化氧化物TiO 2构成的异质结构。我们发现，电荷转移到界面层形成的界面导电状态与铁磁有序，可以持续到室温。特别是体铁电极化与界面铁磁性之间的强耦合代表了一种新型的磁电效应，为探索有趣的界面多铁性提供了理想的平台。这里的发现不仅对基础科学很重要，而且对纳米电子学和自旋电子学的有前途的应用也很重要。
2017-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Large magnetoelectric coupling in multiferroic oxide heterostructures assembled via epitaxial lift-off
外延过渡金属氧化物膜的应变相关功能特性可以通过衬底选择来显著地修改。然而，大的晶格失配阻碍了铁电衬底上的无位错外延生长，其应变状态被施加的电场改变。在这里，我们克服了这种失配的问题，通过沉积的外延膜的铁磁La0.7Sr0.3MnO3的晶格匹配SrTiO 3的单晶衬底上通过SrRuO 3，我们随后溶解的膜，允许无应变的La0.7Sr0.3MnO3的铁电衬底的0.68Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O3 0.32PbTiO 3在不同的晶体取向的转移。铁电畴切换，和伴随的铁电相变，产生大的非易失性的磁化强度的变化，介导的磁畴旋转在由微结构定义的位置-揭示通过高分辨率的矢量图的磁化强度从光电子显微镜数据构建，与X射线磁性圆二色性的对比。在未来，我们的方法可能会被利用来控制任何成分的位错自由外延膜的功能特性。
2020-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Layer and spontaneous polarizations in perovskite oxides and their interplay in multiferroic bismuth ferrite
本文从现代极化理论统一视角回顾了铁电极化与离子层电荷引起的表面电荷及极化灾难问题，并以 BiFeO3 为例，结合密度泛函计算和电镜分析揭示了其表面电荷自补偿的特殊机制。
2021-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Design of new Mott multiferroics via complete charge transfer: promising candidates for bulk photovoltaics
诱导体光伏效应的最佳材料应缺乏反转对称性，并具有与可见光辐射能量相匹配的光学带隙。铁电钙钛矿氧化物如BaTiO $_3$和PbTiO $_3$表现出显著的极化和稳定性，但具有带隙过大的缺点。我们利用密度泛函理论和动力学平均场论设计了一类新的Mott多铁性材料--双钙钛矿氧化物$A_2$ VFeO $_6$（$A$ =Ba，Pb，etc）.虽然钙钛矿$A$ VO $_3$和$A$ FeO $_3$都不是铁电体，但在双钙钛矿$A_2$ VFeO $_6$中，从V到Fe的“完全”电荷转移导致非块状电荷配置--空的$d$壳和半填充的$d$壳，产生与铁电体$A$ TiO $_3$相当的极化。与纯$A$ TiO $_3$不同，新的双钙钛矿氧化物具有反铁磁基态，并且在室温附近是顺磁性莫特绝缘体。最重要的是，V $d^0$态显著降低了$A_2$ VFeO $_6$的带隙，使其小于$A$ TiO $_3$和BiFeO $_3$的带隙，并使新的多铁性材料成为诱导体光伏效应的有希望的候选者。
2017-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Exceptionally large room-temperature ferroelectric polarization in the novel PbNiO3 multiferroic oxide
我们提出了一个研究的基础上，几个先进的第一性原理方法，最近合成的PbNiO 3 [J. Am. Soc 133，16920（2011）]，其是以高度扭曲的R3 c晶体结构结晶的菱形反铁磁绝缘体。我们发现这种化合物具有电极化性质，其电极化的强度程度非常高，约为100（\muC /cm）^2，甚至超过了人们熟知的BiFeO 3的极化程度。PbNiO 3是一种合适的铁电体，其极化由沿[111]方向的大Pb-O极位移驱动。与人们的期望不同，Pb离子的4+离子电荷不能确定，实际上，大的Pb 6s-O 2 p杂化通过类似于其他Pb和Bi基多铁性材料的孤对机制驱动铁电畸变
2012-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A radical approach to promote multiferroic coupling in double perovskites
双钙钛矿提供了一个独特的机会，诱导和控制氧化物系统中的多铁性行为。在这个家族中可以实现设计具有磁化和极化场之间的强耦合的材料的吸引人的可能性，因为这些磁性绝缘体可以在适当的生长条件下呈现结构自排序。本文研究了用脉冲激光沉积法生长的La_2CoMnO_6和Bi_2CoMnO_6外延薄膜的功能特性。阳离子有序的La2CoMnO6薄膜的居里温度为250 K，而阳离子无序的Bi2CoMnO6薄膜的居里温度为800 K。磁有序的这种高转变温度可以通过改变薄膜中的应变来进一步调整，这表明材料的结构特性有重要贡献。我们的方法可以推广到其他氧化物系统。最后，我们的结果与其他多铁性系统进行了比较。进一步讨论了各种阳离子的作用，它们的排列和结构效应。
2009-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering magnetic frustration in perovskite oxide thin films
我们的第一性原理的结果表明，几何挫折可以诱导薄膜的多铁性BiFeO 3。我们发现，竞争的磁相互作用发生在这种材料的所谓的超四方相，它可以生长在强压缩基板。我们表明，挫折水平可以通过适当地选择衬底调谐，事实上，三维自旋顺序得到在一个狭窄的范围内的外延应变完全湮灭。我们认为，这里揭示的效果是不排他的BiFeO3，并预测，他们也发生在多铁性BiCoO3。
2012-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectrically induced weak-ferromagnetism in a single-phase multiferroic by design
我们提出了一种策略，设计结构的极性晶格畸变诱导弱铁磁性。我们确定了一个大类的多铁性氧化物作为潜在的实现，并使用密度泛函理论筛选几个有前途的候选人。通过阐明极化和Dzyaloshinskiii-Moriya矢量之间的相互作用，我们展示了磁化方向如何可以在180个$^{\circ}$对称等效状态与施加的电场之间切换。
2007-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Spintronic oxides grown by laser-MBE
最近对氧化物的研究发现了几种新的迷人的物理现象。高温超导性、巨磁阻、稀磁掺杂或多铁性在过渡金属氧化物中被发现和研究，代表了一类强相关电子系统的原型。这种发展伴随着关于薄膜制造的巨大进步。在过去的二十年中，使用激光分子束外延技术可以获得晶体质量接近半导体标准的外延薄膜。这一进展进行了审查，特别是强调过渡金属氧化物薄膜，他们的多功能的物理性能，以及它们对自旋电子学领域的影响。首先，介绍了铁磁半金属氧化物，如掺杂锰氧化物、双钙钛矿和磁铁矿的物理性质以及基于磁性隧道结的可能应用。其次，讨论了宽带隙半导体氧化锌的过渡金属离子的稀磁掺杂的争议和实现p型导电性的可能性。第三，介绍了氧化物多铁性材料的研究进展，包括单相多铁性钙钛矿薄膜材料和复合多铁性杂化材料的研究进展。
2011-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroic crossover in perovskite oxides
最近，钙钛矿BiCoO $_3$已被实验证明与PbTiO $_3$同构，而同时$d^6$ Co $^{3+}$离子具有高自旋基态，具有$C$型反铁磁有序。利用混合密度泛函方法，我们研究了BiCoO $_3$的原子、电子和磁性结构，阐明了多铁性态的起源.首先，我们进行了定性的趋势研究$d$电子的作用，影响钙钛矿材料表现出铁电畸变的趋势，这项工作初步探讨了定性的趋势研究，在人工立方和四方LaBO $_3$钙钛矿。我们选择La作为A-阳离子，以消除Bi $6s$杂化的影响。通过第一性原理计算的LaBO $_3$系列，其中B是一个$d^0 - d^8$阳离子从$3d$块，趋势研究表明，增加$d$轨道占领最初消除了极性失真的趋势，如预期的。然而，对于高自旋$d^5-d^7$和$d^8$阳离子，恢复了强的铁电不稳定性。我们用铁电性的伪Jahn-Teller理论解释了这种效应。它表明，在某些情况下，未成对电子自旋实际上驱动铁电性，而不是抑制它，这代表了铁电性和磁性如何在钙钛矿氧化物中相互作用的理解的转变。因此，对于BiCoO $_3$的情况，Co $^{3+}$离子在铁电晶格不稳定性中起主要作用。重要的是，当Co $^{3+}$离子处于高自旋状态时，与处于低自旋状态的Co离子相比，铁电极化大大增强，并且存在电极化和磁极化的大耦合。重要的是，它表明，通过降低内部铁电极化的地面自旋状态切换。
2016-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Perovskite-type cobalt oxide at the multiferroic Co/Pb Zr$_{0.2}$Ti$_{0.8}$O$_{3}$ interface
磁性隧道结的基本元件由两个铁磁电极组成，由绝缘的非磁性势垒分隔开，已经成为非易失性自旋电子器件的研究热点和应用领域。由于自旋极化电子的弹道隧道敏感地取决于铅/势垒界面的化学组成和原子几何形状，因此它们的适当设计是实现器件所需功能（例如高隧道磁阻）的关键问题。新型自旋电子器件发展中的一个重要飞跃是用铁电体取代绝缘势垒，铁电体增加了由势垒中的极化方向引起的新的附加功能，从而产生隧道电阻（TER）。多铁性隧道结Co/PbZr $_{0.2}$ Ti $_{0.8}$ O $_{3}$ /La $_{2/3}$ Sr $_{1/3}$ MnO $_3$（Co/PZT/LSMO）代表了一个原型系统，尽管进行了深入研究，但对于界面几何形状及其对输运性质的影响还没有达成共识。在这里，我们提供了第一个分析的Co/PZT界面在原子尺度上使用互补技术，即X射线衍射和扩展的X射线吸收精细结构结合X射线磁性圆二色性和从头计算。Co/PZT界面由一个钙钛矿型钴氧化物晶胞[CoO $_{2}$ /CoO/Ti（Zr）O $_{2}$ ]组成，在该晶胞上局部有序地生长钴膜。钴的磁矩（m）在m=2.3和m=2.7 $μ_{B}$之间的范围内，而对于界面钛原子，它们很小（m=+0.005 $μ_{B}$）并且平行于钴，这归因于钴-氧化物界面层的存在。这些见解的原子之间的关系界面和磁性，预计未来的高TER设备铺平了道…
2020-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Effect of ferroelectric layers on the magnetocapacitance properties of superlattices-based oxide multiferroics
采用脉冲激光沉积法在SrTiO $_3$衬底上制备了一系列由铁磁La $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ MnO $_3$（LCMO）和铁电/顺电Ba $_{1-x}$ Sr $_x$ TiO $_3$（0 $\leq $ x $\leq $ 1）组成的超晶格.获得由具有均匀尺寸的球形丘构成的外延性质的膜。膜的磁输运性质揭示了在145-158 K范围内的铁磁居里温度和高达30%的负磁阻，这取决于用于其生长的铁电层的类型（\QTR{it}{i.e.}的\QTR{it}{x'}值）。还观察到在55 K至105 K的温度范围内的铁电性，这取决于钡含量。更重要的是，膜的多铁性由负磁电容的出现决定，发现其在铁电转变温度附近最大（每\QTR{it}{tesla} 3%）。这些结果是理解的基础上的铁电/顺电层和应变诱导的多重铁性的作用。
2005-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-resolved electronic structure of ferroelectric α-GeTe and multiferroic Ge1-xMnxTe
碲化锗具有特殊的自旋-轨道耦合效应和铁电晶格极化引起的对称性破缺，为电调谐和电开关自旋电子器件的研究开辟了广阔的前景。通过Mn掺杂α-GeTe主晶格，该系统成为具有磁电性质的多铁性半导体，其中电极化的强度、磁化强度和自旋织构相互耦合。采用自旋和角度分辨的光电子能谱在体和表面敏感的能量范围内，并通过改变偶极跃迁矩阵元素，我们解开体，表面和表面的电子结构的共振态，并确定选定的参数的自旋纹理。从我们的研究结果中，我们得到了一个适合实验数据和第一性原理理论预测的α-GeTe表面电子结构的综合模型，并讨论了Rashba型自旋分裂在外加B场和E场操纵下的非常规演化.
2017-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Unusual direction-dependent magnetic orbital moment obtained from X-ray magnetic circular dichroism in a multiferroic oxide system
多铁性过渡金属氧化物中$d$ -电子磁性的电场控制对于基础物理和下一代自旋电子器件的研究引起了广泛的兴趣。在这里，我们报告了一个广泛的研究$3d$磁性的磁电Ga $_{0.6}$ Fe $_{1.4}$ O $_3$（GFO）外延薄膜的偏振相关X射线吸收光谱。我们发现了一个非零积分的X射线磁性圆二色性，与一个符号依赖于外部磁场和晶轴之间的相对取向。通过可靠地扩大自旋和轨道总和规则的极限，这通常适用于磁性离子表现出独特晶场对称性的材料。大铁位移，在一些八面体网站，降低系统的对称性，产生各向异性路径的Fe-O键引起一个大的轨道晶格相互作用类似于一个优先的结晶方向的磁轨道矩。后者可能会导致在外部磁场下磁轨道矩的部分重新取向，结合GFO的亚铁磁性性质，可以定性地解释所观察到的XMCD积分的符号反转。结果表明，在过渡金属氧化物中的氧八面体的局部对称性的控制可以提供一个合适的杠杆在磁电系统中的有效轨道和自旋矩的操纵。
2021-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermally Configurable Multi-Order Polar Skyrmions in Multiferroic Oxide Superlattices
State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials, School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University（浙江大学材料科学与工程学院硅与先进半导体材料省部共建国家重点实验室）；Zhejiang Key Laboratory of Advanced Solid State Energy Storage Technology and Applications, Taizhou Institute of Zhejiang University（浙江工业大学储能技术与应用浙江省重点实验室台州研究院）；Institute of Fundamental and Transdisciplinary Research, Zhejiang University（浙江大学基础与交叉科学研究院）；School of Engineering, Hangzhou City University（杭州城市学院工学院）；College of Materials Science and Engineering, Zhejiang University of Technology（浙江工业大学材料科学与工程学院）
通过热调制策略，在多铁氧化物超晶格中稳定多阶极性Skyrmion，实现拓扑阶的可逆调控，为存储设备提供可变拓扑配置方法。
2026-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
3D oxygen vacancy order and defect-property relations in multiferroic (LuFeO$_3$)$_9$/(LuFe$_2$O$_4$)$_1$ superlattices
研究多铁性 (LuFeO$_3$)$_9$/(LuFe$_2$O$_4$)$_1$ 超晶格，利用原子探针断层扫描揭示三维氧空位有序结构，证明其对室温多铁性的关键作用并建立原子级缺陷量化方法。
2023-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent transport in a multiferroic tunnel junction: Theory for Co/PbTiO$_{3}$/Co
从理论上研究了多铁性Co/PbTiO $_{3}$ /Co隧道结中自旋相关的电子输运。在Landauer-Büttiker公式中计算的电导产生大的隧道磁阻（TMR）和大的隧道电阻（TER）。在此基础上，我们建立了一个四电导态。电导主要取决于界面处电子结构的细节。特别地，隧穿电子态的自旋极化受到两个界面处的轨道杂化和相关联的电荷转移的影响。在TiO $_{2}$ /Co $_{2}$界面用Zr杂质对PbTiO $_{3}$势垒进行数字掺杂显著地增强了TMR。此外，它消除了屏障的金属化。
2015-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Jahn-Teller distortions as a novel source of multiferroicity
Jahn-Teller效应是现代量子物理和化学中一个迷人而普遍存在的现象。本文提出了一类黄长石结构的氧化物Ba $_2$ TGe $_2$ O $_7$（T=V，Ni），其中Jahn-Teller畸变是电极化的强度出现的主要原因。在所提出的机制的核心在于缺乏由四面体配位的过渡金属离子显示的反转对称性，这允许极性Jahn-Teller扭曲的凝聚，与具有钙钛矿结构的常规铁电氧化物的典型八面体配位不一致。由于过渡金属离子的非中心对称局部环境也激活了磁致电极化的强度的自旋相关杂化机制，因此在这类低对称性材料中可以实现具有内在磁电相互作用的适当的多铁性相。
2015-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence for multiferroicity in TTF-CA organic molecular crystals
我们表明，通过从头计算的有机分子晶体TTF-CA是多铁性的：它有一个不稳定的发展自发铁电和磁有序。铁电性由TTF-CA在其离子状态下的Peierls跃迁驱动。随后的反铁磁有序强烈增强了相反的电子对极化的贡献：它是如此之大，以至于它切换了总铁电矩的方向。在一个扩展的哈伯德模型中，我们捕捉到TTF-CA中电子相互作用的本质，证实了多铁性基态的存在，并阐明了这种状态如何在微观上发展。
2009-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation of Fe$^{2+}$/Fe$^{3+}$ dimerization and ferroelectricity in multiferroic magnetite: role of electronic correlations
基于从头算密度泛函理论，我们研究了具有$P2$对称性的电荷有序Fe $_{3}$ O $_{4}$的Fe $^{2+}_{B}$ /Fe $^{3+}_{B}$二聚化和铁电性的微观机理.除了简单的位间库仑排斥外，还引入了量子杂化效应来解释Fe $^{2+}_{B}$ /Fe $^{3+}_{B}$键的二聚化.基于广义梯度近似+ Hubbard $U$（GGA+ $U$）方法的结果表明，非中心对称的$P2$磁铁矿沿$b$晶轴具有有限的铁电极化.从$U$的极化依赖性，我们得出结论，在$P2$ Fe $_{3}$ O $_{4}$的铁电性的起源在于最近提出的“中间位置/键中心电荷有序”。
2009-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of Room Temperature Electric Field Reversal of Magnetization in the Family of $A_4B_3\rm{O}_9$ Layered Oxides
基于群论引导的第一性原理计算，发现$A_4B_3\ m{O}_9$层状氧化物的新型极性相可通过罕见的$Γ$点磁电-多铁耦合机制实现室温电场反转磁化，为下一代存储器件提供材料基础。
2025-04-02 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
Magnetoelectric effect in mixed valency oxides mediated by charge carriers
我们证明了自由载流子的存在下，在一个物质可以产生多铁性行为。也就是说，如果物质具有混合价离子，其可以提供自由载流子并且具有电偶极子和自旋矩，则所有三种类型的长程序（铁磁、铁电和磁电（ME））都可以在低温下发生。这种效应的物理根源是载流子通过自旋-自旋（RKKY）、偶极-偶极和偶极-自旋相互作用介导多铁性行为。我们的相互作用的大小的估计表明，存在一个最佳的载流子浓度，在该浓度下，ME相互作用的强度是最大的，并与自旋-自旋RKKY相互作用的强度相媲美。这允许得出结论，在物质中，其中局部自旋之间的RKKY相互作用不小，可以发生大量的自由载流子介导的ME相互作用。我们的分析表明，在上述物质的无序不抑制多铁性效应。
2008-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Electronic correlations decimate the ferroelectric polarization of multiferroic HoMn2O5
我们表明，电子相关性抽取的本征铁电极化最近发现的一类多铁性锰氧化物RMn $_2$ O $_5$，其中R是一种稀土元素。这是从{ \it ab initio}能带结构计算证明，该计算解释了锰3d电子之间的强局部库仑相互作用-这些材料中磁性的根源。当包括这些时，计算的多铁性HoMn $_2$ O $_5$的电子、磁性和晶格结构导致与实验一致的极化的幅度和方向。抽取背后的微观机制是铁电晶格位移引起的离子极化和价电荷重新分布引起的电子极化的近抵消。
2008-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroic double perovskites: Opportunities, Issues and Challenges
尽管磁电多铁性材料在技术和科学上具有重要意义，但在室温下良好控制磁电多铁性材料的耦合行为仍然具有挑战性。我们证明了自有序的A2 BBO 6（例如，A = La，B = Mn和B = Ni）双钙钛矿提供了控制和/或诱导氧化物中的这种行为的独特的替代机会。在本文中，我们概述并讨论了这类材料使用La 2NiMnO 6作为原型的各种挑战和瓶颈问题。详细的合成策略，使用脉冲激光沉积作为一个中心工具，以获得细致的控制阳离子订购说明。讨论了Ni/Mn阳离子有序化对磁性基态、铁磁转变温度、声子行为和自旋-声子耦合的可能影响。我们的研究结果也与目前文献中的相关化合物。
2009-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Determination of surface and interface magnetic properties for the multiferroic heterostructure Co/BaTiO3 using SPLEED and ARPES
Co/BaTiO $_3$（001）是最有趣的多铁性异质结构之一，因为它结合了不同的铁性相，为创新的技术应用奠定了基础。Co/BaTiO $_3$（001）的电磁性质已被各种理论方法所研究。在这里，我们确定3 ML Co/BaTiO $_3$的磁性能计算自旋极化电子衍射以及角分辨光电子能谱，这两种方法都建立了良好的表面敏感技术。此外，我们讨论了改变的BaTiO $_3$极化的光谱上的影响，并归因于所观察到的变化的电子结构的特征细节。
2016-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Altermagnetic Signatures and Topological Textures in Ultrathin Multiferroic BiFeO$_3$
Brown University（布朗大学）；Cornell University（康奈尔大学）；Rice University（莱斯大学）；Rice Advanced Materials Institute, Rice University（莱斯大学先进材料研究所）；MAX IV Laboratory（MAX IV实验室）；University of Arkansas（阿肯色大学）；Johannes Gutenberg-University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Czech Academy of Sciences（捷克科学院）；Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science, Cornell University（康奈尔纳米科学卡弗里研究所）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼兹晶体生长研究所）；Smalley-Curl Institute, Rice University（莱斯大学斯莫利-柯尔研究所）；Northeastern University（东北大学）
研究通过超薄BiFeO3实现多铁性，维持两种序参数并展现反磁特征，为氧化物电子学的标度极限提供新路径。
2026-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and direct observation of ferrimagnetism in multiferroic hexagonal YbFeO3
在六方晶系稀土铁氧体（h-REFeO 3）中，稀土和铁离子之间的磁相互作用可以放大铁上的弱铁磁矩，使这些材料作为多铁性材料更有吸引力。为了阐明稀土离子和铁离子之间的相互作用强度以及稀土离子的磁矩，需要元素特定的磁性表征。利用X射线磁性圆二色性，通过分别测量Fe和Yb的磁化强度，研究了h-YbFeO_3的亚铁磁性。结果直接显示了h-YbFeO_3中Yb和Fe离子在低温下的磁化方向的反排列，Yb上的交换场约为17 kOe。Yb的磁矩在低温下约为1.6 \muB，与游离Yb 3+的4.5 \muB磁矩相比显著减小。此外，铁的饱和磁化强度在h-YbFeO 3有一个相当大的增强相比，在h-LuFeO 3。这些结果直接表明，亚铁磁序存在于h-YbFeO 3，他们也占增强的磁化强度和h-LuFeO 3在低温下相比，h-REFeO 3的多铁性的减少，这表明稀土离子在调谐h-REFeO 3的多铁性的重要作用。
2017-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in multiferroic magnetite Fe3O4 driven by noncentrosymmetric Fe2+/Fe3+ charge-ordering: First-principles study
通过第一性原理模拟，我们明确地表明，不适当的铁电性磁铁矿在低温绝缘相驱动的电荷有序。单斜铁电体Cc和顺电体P2/c结构之间的精确比较表明，极化的出现是因为八面体Fe位之间的电子电荷的“移位”，导致非中心对称的Fe 2 +/Fe 3+电荷有序模式。我们的预测值的极化，在良好的协议与现有的实验值，进行了讨论的点电荷偶极子位于选定的Fe四面体，指向一个明显的例子，电子铁电性驱动的电荷重排。
2009-06-02 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
High-Tc ferrolectricity emerging from magnetic degeneracy in cupric oxide
氧化铜在不寻常的高温下是多铁性的。从密度泛函计算，我们发现，低T的磁性相是顺电性和较高的T一个铁电性，与极化的大小和方向与实验吻合得很好。通过将从头计算结果映射到有效自旋模型上，我们用Monte Carlo方法发现在高温磁态下，非共线性和反转对称性破缺通过Dzyaloshinskii Moriya相互作用相互稳定.这导致了一种新的多铁性机制，具有非磁性杂质增强效果的特殊性质。
2010-07-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
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
Design of a Mott Multiferroic from a Non-Magnetic Polar Metal
我们结合密度泛函和动力学平均场论研究了新发现的“铁电”金属LiOsO $_3$的电子性质。我们发现，该材料是接近莫特转变和电子相关性可以调整工程莫特多铁性态的1/1超晶格的LiOsO $_3$和LiNbO $_3$。通过电子结构计算，预测了（LiOsO $_3$）$_1$ /（LiNbO $_3$）$_1$超晶格是一种I型多铁性材料，其铁电极化率为41.2 $μ$ C cm $^{-2}$，居里温度为927，K，Néel温度为671，K.我们的研究结果支持了一个路线走向高温多铁性，\emph{i.e.}，驱动非磁性\emph{polar metals}相关绝缘磁状态。
2015-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Advances in ab-initio theory of Multiferroics. Materials and mechanisms: modelling and understanding
在多铁性（表现出磁性和铁电性共存的化合物）的大类中，我们专注于“不适当的电子铁电体”的子类，即电子自由度（如自旋，电荷或轨道）驱动铁电性的相关材料。特别是，在自旋诱导铁电体中，不仅存在两种有趣的磁序和偶极序的{ \em共存};相反，存在一种紧密的联系，一种驱动另一种，这表明了巨大的磁电耦合。通过基于密度泛函理论的第一性原理方法，我们回顾了几种化合物的多铁性的微观机制，从过渡金属氧化物到有机多铁性（MFs），再到有机-无机杂化物（即金属-有机骨架，MOFs）。
2012-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Silicon-Oxide Interfaces: Structure and Electronic Properties
本文综述了用于研究硅/绝缘体界面的电子和结构特性的方法。研究氧化物中的界面态和电荷俘获的方法论途径被认为是。的Si/SiO2界面的原型结构缺陷的概述。
2017-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Transport in Composites of Graphite Oxide with Carbon Nanotubes
我们表明，在单壁碳纳米管网络内的电绝缘氧化石墨（GO）的存在强烈增强了导电性，而还原的氧化石墨，即使是导电的，也抑制了具有单壁碳纳米管的复合网络内的导电性。杨氏模量和拉曼光谱的测量强烈支持我们的解释的氧化物基团的间接作用，存在于单壁碳纳米管/氧化石墨复合材料内的氧化石墨，通过金属单壁碳纳米管的电子掺杂。
2013-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic VHfO$_4$ with Strain-Tunable Magnetism
Zhejiang University（浙江大学）；Westlake University（西湖大学）；Westlake Institute for Advanced Study（西湖高等研究院）；Fudan University（复旦大学）
通过第一性原理计算和并行回火蒙特卡洛模拟，提出化学计量比VHfO$_4$作为基于氧化铪的多铁材料，利用有序阳离子设计实现铁电性与磁性的共存，并发现外延应变可驱动多种磁性相变。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Soft X-ray Absorption Spectroscopy Study of Multiferroic Bi-substituted Ba(1-x)Bi(x)Ti(0.9)Fe(0.1)O(3)
用光电子能谱和软X射线吸收谱研究了Ba（1-x）Bi（x）Ti（0.9）Fe（0.1）O（3）（0 < x < 0.12）多铁氧化物的电子结构。测量的Fe和Ti的2 p XAS谱表明，对于所有x，Ti离子处于Ti 4+状态，而对于x > 0，Fe离子为Fe 2 +-Fe 3+混合价。当x=0时，Fe离子的价态接近三价，随着x的增加，Fe离子的价态从x=0时的接近三价（v（Fe）~ 3）降低到x=0.12时的v（Fe）~ 2.6。当x < 0.12时，Ti和Ba离子的价态都不发生变化。在此基础上，研究了Ba（1-x）Bi（x）Ti（0.9）Fe（0.1）O（3）的电子和磁性.
2016-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Probing electronic transitions and defect-induced Urbach tail bands in functional perovskite oxides using diffuse reflectance
本研究利用漫反射光谱结合Kubelka-Munk函数、Tauc图和反射率一阶导数，系统表征了多种功能性钙钛矿氧化物的电子跃迁与缺陷诱导Urbach尾带，并提出了多铁性BiFeO3的全面电子能带结构，为其光电应用提供依据。
2025-03-29 cond-mat.mtrl-sci
PES and XAS Study on Electronic Structures of Multiferroic RMnO$_3$ (R=Y, Er)
用光电子能谱（PES）和X射线吸收谱（XAS）研究了多铁性RMnO $_3$（R=Y，Er）的电子结构.我们发现在RMnO $_3$中Mn离子处于三价高自旋态，总自旋S=2。被占据的Mn（$d_{xz} - d_{yz}$）态位于$\rm E_F$下方深处，而被占据的Mn（$d_{xy} - d_{x^2 -y^2}$）态与O $2p$态非常重叠。据观察，PES的Mn 3d态的光谱强度是可以忽略不计以上的O $2p$占用带，这表明YMnO $_3$可能是一个电荷转移绝缘体。在YMnO $_3$的铁电相中，Mn $d_{3z^2 -r^2}$态大部分未被占据。
2004-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant non-reciprocal band structure effect in a multiferroic material
University of Milan-Bicocca（米兰比可卡大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Ca’ Foscari University of Venice（威尼斯福斯卡里大学）
本研究通过密度泛函理论计算与对称性分析，发现多铁相EuO中存在由自旋-轨道耦合催生的巨型可切换非互易能带效应，其带来的体光伏响应远高于其他氧化物，该效应或普遍存在于多铁、磁电材料中。
2025-03-03 cond-mat.mtrl-sci
