Unveiling multiferroic proximity effect in graphene
我们证明了石墨烯的电子和磁性可以通过多铁性衬底的接近来调节。我们的第一性原理计算在有和没有自旋轨道耦合的情况下都清楚地表明，通过将石墨烯与铋铁氧体BiFeO $_3$（BFO）膜接触，石墨烯的自旋相关电子结构受到下面的BFO中的磁序和电极化的强度的强烈影响。基于从石墨烯能带结构中提取的哈密顿参数，我们提出了一种基于探索多铁邻近效应引起的显著邻近电（PER），磁（PMR）和多铁（PMER）电阻效应的六电阻器件的概念。这一发现为二维材料中磁性的多铁性控制铺平了道路。
2019-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic BiFeO3-BiMnO3 Nanocheckerboard From First Principles
我们提出了一个不寻常的异质结构，BiFeO 3-BiMnO 3的原子级棋盘的第一原理研究，并比较其性能的两个散装组成材料，BiFeO 3和BiMnO 3。“纳米棋盘”被发现有一个多铁性基态与每个成分所需的属性：极性和亚铁磁由于BiFeO 3和BiMnO 3，分别。研究了BiFeO_3-BiMnO_3系统中B位阳离子有序化对磁有序化的影响。棋盘格的几何形状被认为是引起一个新的磁结构效应，既不存在于散装组成材料，也不存在于层状BiFeO 3-BiMnO 3超晶格。
2010-06-23 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of morphotropic transitions and phase-change functional responses in BiFeO3-BiCoO3 multiferroic solid solutions
采用从头算方法研究了多铁性材料BiFeO_3（BFO）和BiCoO_3（BCO）形成的BFCO固溶体。我们发现，BFCO呈现出强烈的不连续的准同型BFO和BCO类铁电相之间的转变。此外，对于所有的组合物，这样的相保持（Meta）稳定并保持良好分化的性质。因此，我们的研究结果表明，一个电场可以用来切换这些结构之间，并表明，这样的切换涉及大的相变效应的各种类型，包括压电，电，和磁电的。
2011-05-10 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
Magnetoelectric effect in multiferroic metals via a direct spin-charge interaction
Key Lab of advanced optoelectronic quantum architecture and measurement (MOE), and School of Interdisciplinary Science, Beijing Institute of Technology（北京理工大学光电量子架构与测量教育部重点实验室，交叉科学研究院）
提出基于单层磁体的堆叠工程策略构建多铁金属，通过第一性原理计算验证，发现其线性磁电响应源于外部场调制费米能导致的直接自旋-电荷相互作用，并推导出通用公式。
2026-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of structurally modulated multiferroic CaMn$_7$O$_{12}$
在实验确定的调制晶体结构的基础上，通过第一性原理计算，研究了多铁性CaMn $_7$ O $_{12}$的电子和磁性结构.我们确认存在3 $d$轨道调制的Mn 2（Mn $^{3+}$）网站，以前推断从Jahn-Teller晶体扭曲。我们的研究结果表明，在多铁性相中，Mn 3（Mn $^{4+}$）位的磁结构通过轨道介导的耦合与结构调制进行非谐调制，并且Dzyaloshinskiii-Moriya和交换伸缩机制对极化的贡献相等
2015-02-11 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
First-principles predictions of low-energy phases of multiferroic BiFeO3
我们使用第一性原理的方法进行系统的搜索潜在的稳定相的多铁性BiFeO 3。我们考虑了与钙钛矿氧化物中最常见的原子畸变兼容的模拟电池，并发现了大量的能量在100 meV/f. u内的局部最小值。铁电体基态。我们讨论了所发现的各种低对称结构，以及这些发现对当前实验的影响（例如，在薄膜显示{ \em super-tetraxine}相）和理论（在BiFeO 3的结构相变模型）上对该化合物进行了研究。
2011-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic behavior of Aurivillius Bi4Mn3O12 from first-principles
采用密度泛函方法研究了Aurivillius化合物Bi_4Mn_3O_（12）的多铁性.我们发现，该材料的四元顺电相是铁磁性的，表现出类似于在其铁电母体化合物Bi 4 Ti 3 O 12中观察到的铁电和反铁磁畸变不稳定性。然而，我们的研究结果表明，Mn+4离子在B-网站的存在下收缩的细胞体积，因此不稳定的极性模式，与铁电极化，克服了antiferrodistortive失真。通过这种方式，Bi 4 Mn 3 O 12在其平衡体积下表现出初始铁电性。我们表明，铁电状态可以通过应变或部分取代Mn与Ti的青睐。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic Decorated Fe2O3 Monolayer Predicted from First Principles
二维（2D）多铁性材料在减小的空间域中表现出磁响应和电响应之间的交叉控制能力，使其非常适合下一代纳米器件;然而，在开发具有所需特性的材料方面进展缓慢。在这里，我们确定了第一性原理计算强大的二维多铁性行为的装饰Fe 2 O3单层，展示N@Fe2O3作为一个典型的情况下，铁电性和铁磁性干从同一个起源，即Fe d轨道分裂引起的Jahn-Teller畸变和相关的晶体场的变化。所产生的铁磁和铁电极化可以通过施加的电场或应变有效地反转和调节，从而提供有效的功能。这些发现建立了强材料现象，并阐明了一个真正的二维多铁性材料家族的潜在物理机制，这对于先进的器件应用是非常有前途的。
2020-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
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
Growth, Structure and Properties of Epitaxial Thin Films of First Principles Predicted Multiferroic Bi2FeCrO6
报道了用脉冲激光烧蚀法在（100）取向SrTiO 3衬底上外延生长的SrRuO 3上外延生长的Bi 2 FeCr O 6薄膜的结构和物理性质。300 nm厚的薄膜在室温下表现出铁电性和磁性，在Emax = 82 kV/cm时，最大电介质的极化为2.8 microC/cm 2，饱和磁化强度为20 emu/cc（对应于每个菱面体晶胞约0.26玻尔磁子），与矫顽场低于100 Oe。我们的研究结果证实了使用从头计算的Bi 2FeCrO 6中存在的多铁性的预测。
2006-08-07 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Studies of Multiferroic Materials
多铁性材料是一类具有长程自发磁性和偶极有序共存的材料，它结合了丰富而迷人的基础物理学和在自旋电子学领域的应用潜力。从头计算在这一领域的最新进展作出了重大贡献，阐明了不同的机制，多铁性，并提供了重要的信息，对各种化合物，这些效果明显发挥作用。特别是，在这里，我们提出的密度泛函理论调查的两个主要类别的材料的例子：a）真多铁性（其中铁电性是由杂化效应或纯结构效应驱动的），以BiFeO_3为原型材料; b）反常多铁性（其中铁电性由相关效应驱动，并且与电子自由度如自旋、电荷或轨道排序密切相关），以稀土锰氧化物为原型。
2009-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial-strain-induced multiferroicity in SrMnO$_{3}$ from first principles
第一性原理密度泛函计算揭示了立方SrMnO $_{3}$中大的自旋-声子耦合，铁磁有序产生极性不稳定性。通过这种耦合与钙钛矿的应变-极化耦合特性的组合，体反铁磁顺电基态SrMnO $_3$示出被驱动到以前未报道的多铁性铁电-铁磁状态，通过增加外延应变，拉伸和压缩。这种状态具有计算的极化和估计的居里温度高于54 $μ$ C/cm $^2$和92 K。预测在相界附近的大的混合的磁-电-弹性响应。
2009-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A three-order-parameter bistable magnetoelectric multiferroic metal
使用第一性原理计算，我们预测，层状钙钛矿金属Bi $_5$ Mn $_5$ O $_{17}$是一个铁磁体，铁电体，铁磁环，这可能实现长期追求的目标，室温铁磁单相多铁性与大，强耦合，初级极化和磁化。Bi $_5$ Mn $_5$ O $_{17}$具有两个具有相互正交的矢量序参量（极化、磁化、铁环性）的近能量简并基态，其可以通过在基态之间切换而全局旋转。巨大的交叉耦合磁电和磁致伸缩效应，以及光学非互易性，因此预计。重要的是，Bi $_5$ Mn $_5$ O $_{17}$在富O生长条件下应该是化学稳定的，因此在实验上可获得。
2020-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic kinks and spin-flop transition in Ni$_{2}$InSbO$_6$ from first principles
本文通过第一性原理结合蒙特卡罗与朗道理论，揭示了Ni$_{2}$InSbO$_6$中由多铁性扭结构成的长周期非公度磁态，预测了磁场驱动的多级磁相变及电场调控机制，为多铁性材料预测建模开辟新途径。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-Phonon Coupling, High Pressure Phase Transitions and Thermal Expansion of Multiferroic GaFeO3: A Combined First Principles and Inelastic Neutron Scattering Study
我们对多铁性GaFeO 3进行了广泛的声子研究，以阐明其动力学行为。在150 ~ 1198 K的宽温度范围内进行了非弹性中子散射测量。第一性原理晶格动力学计算是为了分析和解释的观察。从磁性和非磁性计算的声子谱的比较突出了明显的差异。的Fe和O离子的振动原子贡献的能量范围被发现显着不同的两种计算类型。因此，铁阳离子的自旋自由度引起的磁性在稳定GaFeO 3的结构和动力学中起着关键作用。此外，计算的焓在不同阶段的GaFeO 3是用来获得更深入的了解这种材料的高压相稳定性。此外，声子谱的体积依赖性被用来确定其热膨胀行为。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Altermagnetic multiferroics and altermagnetoelectric effect
针对传统磁体中实现铁性自旋与电极化序结合及可控切换的挑战，本研究通过第一性原理计算发现铁电体中存在高温交变磁自旋极化，提出交变磁电效应，为高温磁电多铁性及交变磁序参量调控提供新途径。
2024-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-current driven Dzyaloshinskii-Moriya interaction in the multiferroic BiFeO3 from first-principles
本研究基于密度泛函理论探究多铁性BiFeO3中自旋电流驱动的DM相互作用，明确其起源与强度，揭示磁振子色散特性，强调自旋电流诱导不对称势的重要意义。
2022-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
First principles study of the multiferroics BiFeO$_{3}$, Bi$_{2}$FeCrO$_{6}$, and BiCrO$_{3}$: Structure, polarization, and magnetic ordering temperature
我们提出了一个{ \it ab initio}密度泛函理论研究的三个铋基多铁性，BiFeO $_{3}$，Bi $_{2}$ FeCrO $_{6}$，和BiCrO $_{3}$。我们讨论了这三个系统的晶体和电子结构的差异，我们表明，LDA+ $U$方法的应用是必不可少的，以获得真实的结构参数Bi $_{2}$ FeCrO $_{6}$。我们计算所有三个系统的磁最近邻耦合常数，并显示如何安德森的超交换理论可以应用到解释这些耦合常数的符号和相对大小。从耦合常数，然后我们得到一个平均场近似的磁有序温度。通过对这三种系统的比较，我们讨论了在室温以上设计具有大磁化强度的多铁性材料的可能性。
2005-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-principles study of multiferroic RbFe(MoO$_4$)$_2$
利用第一性原理计算研究了RbFe（MoO $_4$）$_2$的磁结构和铁电性。唯象分析表明，铁电性的产生可能是由于磁结构的三角形手性，并通过磁螺旋和铁轴结构畸变之间的耦合。事实上，最近有人提出，结构畸变在稳定手性磁性结构本身方面起着关键作用。我们通过\emph{ab-initio}计算确定了两种机制的相对贡献。虽然结构轴性通过调制对称交换相互作用诱导磁螺旋，但电极化的强度主要是由于面内自旋三角形手性，电子和离子的贡献都是相对论起源的。在微观水平上，我们解释的极化作为一个二次立体的逆Dzyaloshinskiii-Moriya机制的后果，并相应地解释为什么铁轴分量的电极化的强度必须是小的。
2014-03-06 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of ferroelectric domain walls in multiferroic bismuth ferrite
我们提出了第一性原理密度泛函研究的结构，电子和磁性的铁电畴壁的多铁性BiFeO 3。我们发现，畴壁中的氧八面体的旋转不改变其相位时，极化reorients是最有利的，和这些109度畴壁中心周围的BiO平面具有最低的能量。109度和180度的壁有一个显着的变化，在其垂直于壁的极化分量;在静电势的相应步骤是一致的，在畴壁的电导率最近的报告。最后，我们表明，在畴壁的Fe-O-Fe键角的变化引起的Fe的磁矩，可以提高在畴壁的局部磁化的倾斜的变化。
2009-09-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The potentially multiferroic Aurivillius phase Bi$_5$FeTi$_3$O$_{15}$: cation site preference, electric polarization, and magnetic coupling from first principles
利用第一性原理电子结构计算方法研究了具有潜在多铁性的Aurivillius相材料Bi $_5$ FeTi $_3$ O $_{15}$的结构、铁电和磁性.计算进行PBE和PBESol交换相关泛函。我们的结论是PBE系统高估的晶格常数和铁电畸变的幅度，而PBESol导致良好的协议与现有的实验数据。然后，我们通过比较钙钛矿$B$-位点的10种不同分布来评估Fe $^{3+}$阳离子的潜在位点偏好。我们发现一个轻微的偏好的“内部”网站，与最近的实验观察。我们得到了一个大的值$\sim$ 55 $μ$ C/cm $^2$的自发电极化的强度，这是相当独立的特定的Fe分布。最后，我们计算了磁耦合常数的强度，发现Fe $^{3+}$阳离子之间的强反铁磁耦合在最近的邻居的位置，而更远的邻居之间的耦合是相当弱的。这就提出了一个问题，即尽管磁性离子的浓度很低，但在这个系统中是否会发生磁性长程有序。
2016-01-27 cond-mat.mtrl-sci
First-principles demonstration of Roman surface topological multiferroicity
针对四重钙钛矿中Roman表面拓扑多铁性实验证据不足的问题，本文通过密度泛函理论计算证实了其磁诱导极化的拓扑轨迹，并提出一种可显著增强极化性能的替代材料。
2023-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nonvolatile spin field effect transistor based on VSi2N4/Sc2CO2 multiferroic heterostructure
本文通过第一性原理计算提出基于VSi2N4/Sc2CO2多铁异质结的非易失性自旋场效应晶体管，利用铁电极化反转实现半金属到半导体的转变，并在0.02 V偏压下获得约650%的开关电流比，为低能耗非易失性FET器件提供了新路径。
2024-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural control of magnetic anisotropy in a strain driven multiferroic EuTiO3 thin film
八面体畸变在设计由钙钛矿氧化物组成的异质结构的物理性质中起着关键作用。我们在（110）o DyScO 3衬底上外延生长的应变激活的多铁性EuTiO 3薄膜中观察到了强的面内单轴磁各向异性。第一性原理计算表明，磁各向异性与薄膜的单轴TiO6八面体倾斜和铁电极化密切相关，表明应变工程多铁性系统中存在潜在的强磁电耦合.
2013-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of optical absorption in multiferroic (1-x)PZT-xPFN thin films: Experiments and first-principles analysis
本研究通过溶胶-凝胶法合成PZTFN0.5薄膜，结合实验与第一性原理计算，发现铁掺杂增强可见光吸收并降低带隙，同时实现室温多铁性，优于PZT，适用于铁电光伏。
2023-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Giant electroresistance and tunable magnetoelectricity in a multiferroic junction
第一性原理密度泛函计算表明，具有非对称界面的$\textrm{SrRuO}_{3}/\textrm{PbTiO}_{3}/\textrm{SrRuO}_{3}$多铁性结（RuO $_{2}$ /PbO和TiO $_{2}$ /SrO）具有较大的铁电去极化场，其开关改变了隧穿电子的界面传输几率，导致电阻调制超过几个数量级.开关进一步影响界面自旋密度，自然地驱动磁阻以及调制的自旋相关面内电阻率，这可以在场效应器件中利用。
2013-11-15 cond-mat.mtrl-sci
The ferroelectric transition in YMnO$_3$ from first principles
我们从第一性原理出发研究了多铁性YMnO $_3$的结构相变。利用群论分析和第一性原理密度泛函计算的总能量和声子，我们进行了系统的研究的能量表面周围的原型相。我们发现一个单一的不稳定性，强烈耦合到极化的区域边界。这种耦合是在这类材料中允许多铁性的机制。我们的研究结果表明，YMnO $_3$是一个不适当的铁电体。我们建议进一步的实验来阐明这一点。
2005-10-18 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
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
Two-Dimensional Organic-Inorganic Room-Temperature Multiferroic
有机-无机多铁性材料有望成为下一代电子器件的材料。迄今为止，已经报道了几十种有机-无机多铁性材料，但是它们中的大多数的居里温度远低于室温，这极大地限制了它们的应用。在这里，通过执行第一性原理计算和建立有效的模型哈密顿，我们揭示了一个分子轨道介导的磁耦合机制在二维Cr（pyz）2（pyz=吡嗪），和分子的价态在确定金属离子之间的磁耦合类型中所起的作用。在此基础上，我们证明了一个二维的有机-无机室温多铁性，Cr（h-fpyz）2（h-fpyz= half-fluoropyrazine），可以合理地设计通过引入铁电性Cr（pyz）2，而保持分子的价态不变。我们的工作不仅揭示了二维有机-无机体系中磁耦合的起源，而且为合理设计室温多铁性材料提供了一条途径。
2022-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Ferroelectricity of Trans-Unitcell Ion-Displacement and Multiferroic Soliton in Sodium and Potassium Hydroxides
我们展示了第一原理的证据，迄今未报道的类型的铁电性与超长离子位移的氢氧化钠和氢氧化钾。即使是少量的质子空位也可以完全改变质子从单胞内到跨单胞的转移模式，产生具有移动磁性和极强极化的多铁性孤子，其极化强度比大多数钙钛矿铁电体高几个数量级。它们的薄膜的垂直极化对去极化场是鲁棒的，通过感测可切换的金属/绝缘状态来呈现具有非破坏性读出和超高开/关比的各种2D铁电场晶体管设计。
2018-10-06 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of the magnetoelectric properties of Ba$_7$Mn$_4$O$_{15}$
通过第一性原理计算研究Ba$_7$Mn$_4$O$_{15}$的基态磁性，发现其非极性磁基态具有与BiFeO$_3$相当的强线性磁电耦合，为设计新型线性磁电材料提供策略。
2023-11-17 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-principles study of spontaneous polarization in multiferroic BiFeO$_3$
采用密度泛函理论和LSDA+U方法，在局域自旋密度近似下计算了铁电体BiFeO $_3$的基态结构和电子性质.晶体结构被计算为菱形空间群$R3c$，电子结构被发现是绝缘和反铁磁的，都与现有的实验非常一致。预测了90-100 $μ$ C/cm $^2$的大铁电极化，与铁电相中的大原子位移和最近的实验报告一致，但与早期实验相差一个数量级。一种可能的解释是，后者可能遭受了大的泄漏电流。然而，过去和当代的测量结果与现代偏振理论相一致，这表明报告的偏振范围可能对应于结构空间中不同的切换路径。需要对充分表征的散装样品进行现代测量，以证实这一解释。
2004-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unconventional Magnetism, Sliding Ferroelectricity, and Magneto-Optical Kerr Effect in Multiferroic Bilayers
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Southeast University（东南大学）；University of L'Aquila（拉奎拉大学）；Shanghai University（上海大学）；University of Oxford（牛津大学）
本研究通过第一性原理计算和对称性分析，发现多铁性双层中层间滑动可调控电子、磁性和磁光性质，实现维度驱动的交错磁性交叉及铁电态，且自旋极化、铁谷极化和克尔角可被滑动铁电性或奈尔矢量反转，为超低功耗器件提供新途径。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Origin of ferroelectricity in the multiferroic barium fluorides BaMF4
我们提出了第一性原理研究的一系列多铁性氟化钡的组成BaMF 4，其中M是Mn，Fe，Co，或Ni。我们讨论的结构，电子和磁性的趋势，我们表明，在这些系统中的铁电性的结果从“冻结”的一个单一的不稳定的极性声子模式。与标准钙钛矿铁电体的情况相反，这种结构畸变不伴随阳离子和阴离子之间的电荷转移。因此，在多铁性氟化钡中的铁电不稳定性仅仅是由于尺寸效应和底层晶体结构的特殊几何约束而产生的。
2006-05-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectricity driven magnetism at domain walls in LaAlO$_3$/PbTiO$_3$ superlattices
除了在某些多铁性材料中，电荷偶极矩和自旋矩很少在单相体材料中共存。尽管在过去的十年里取得了很大的进展，但大多数多铁性材料的磁电性能仍然很差，这是由于电荷偶极子和自旋矩之间的内在排斥。作为一种替代方法，氧化物异质结构可以避开块体材料的本征限制，并提供更有吸引力的潜力来实现磁电功能。本文对LaAlO $_3$ /PbTiO $_3$超晶格进行了第一性原理研究。虽然这两种组分都不是磁性的，但磁矩出现在这些超晶格中的PbTiO $_3$的铁电畴壁处。这种铁电畴和局域磁矩之间的扭曲，不仅表现出一种有趣的多铁性，而且可能有助于纳米异质结构中磁性的电控制。
2015-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Altermagnetic type-II Multiferroics with Néel-order-locked Electric Polarization
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理学院）；Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials and Department of Materials Science and Engineering,Nanjing University（南京大学材料科学与工程系）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学先进微结构协同创新中心）；Center for Quantum Transport and Thermal Energy Science, School of Physics and Technology, Nanjing Normal University（南京师范大学物理科学与技术学院）
通过对称性分析和微观理论，证明了交变磁Néel序可产生电极化，建立了交变磁多铁中Néel序锁定电极化的微观机制，并以单层MgFe$_2$N$_2$为例进行第一性原理验证。
2026-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the triangular Mn-O breathing mode on the magnetic ordering in multiferroic hexagonal manganites
我们结合对称性分析、唯象模拟和第一性原理密度泛函理论来探讨六方晶系稀土锰氧化物中磁基态和详细原子结构之间的相互作用。我们发现，磁有序是敏感的呼吸模式扭曲的Mn和O离子在$ab$平面，这是描述的K \textsubscript{1}模式的高对称性结构。我们的密度泛函计算的磁相互作用表明，这种模式特别影响单离子各向异性和平面间的对称交换。通过从我们的第一原理结果中提取磁模型哈密顿量的参数，我们开发了一个相图来描述作为各向异性和交换相互作用的函数的磁结构。这反过来又使我们能够解释的依赖性的磁基态的身份的稀土离子和K \textsubscript{1}模式。
2022-02-04 cond-mat.mtrl-sci
The ferroelectric polarization of Y2CoMnO6 aligns along the b-axis: the first-principles calculations
具有磁性B和B'离子和E* 型反铁磁有序（E*-AFM，即++--结构）的双钙钛矿A2 BB' O 6氧化物被认为具有有前途的多铁性，Y2 CoMnO 6（YCMO）是这一类的候选者之一。然而，YCMO中磁感应铁电性的微观起源仍不清楚。在这项工作中，我们进行了详细的对称性分析的交换收缩效应和晶格畸变，加上第一性原理计算的YCMO。确定了E*-AFM态为基态，并与铁磁和A-反铁磁等竞争态相互竞争。结果表明，铁电性是由与E ~*-AFM有序度和Mn/Co化学有序占据相关的交换伸缩作用产生的。晶格对称性的考虑和第一性原理计算预测的电极化的强度沿b轴排列。计算的极化达到0.4682 uC/cm ~ 2，主要来自离子位移的贡献。本文的工作对YCMO的多铁性机制有了全面的认识，对预测其他双钙钛矿磁性氧化物的多铁性具有普遍意义。
2015-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio prediction of a new multiferroic with large polarization and magnetization
利用第一性原理密度泛函理论设计了一种具有大自发磁化强度和极化强度的新型磁性铁电体。通过{ \it ferri-}磁性行为结合磁性，避免了与生产坚固绝缘铁磁体相关的常见困难。我们表明，有序的钙钛矿\BFCO将具有$\sim$ 80 $μ$ C/cm $^2$的极化，283 $μ$ C/cm $^{2}$的压电系数，和$\sim$ 160 emu/cm $^3$的磁化强度（2 $μ_B$每个公式单元），远远超过任何已知的多铁性的性质。
2004-10-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Self-Assembled Room Temperature Multiferroic BiFeO3-LiFe5O8 Nanocomposites
多铁性材料由于其有前途的技术潜力而引起了重大的研究兴趣。开发新的室温多铁性材料并了解其基本性质对于揭示未预料到的物理现象和潜在应用具有重要意义。在这里，一个新的室温多铁性纳米复合材料包括有序的铁磁尖晶石LiFe 5 O 8（LFO）和铁电钙钛矿BiFeO 3（BFO）。我们观察到，锂（Li）掺杂BFO有利于形成LFO尖晶石作为第二相的合成过程中的LixBi 1-xFeO 3纳米铈。采用多峰泛函和化学成像方法研究了BFO-LFO复合陶瓷和自组装纳米复合薄膜中掺杂诱导的相分离与局部铁性之间的关系。第一性原理计算支持Li掺杂BFO中的相分离和BFO-LFO复合材料形成的能量学。这些发现揭示了锂离子在形成功能重要的室温多铁性材料中的作用，并为轻元素掺杂纳米复合材料的合成开辟了一条新途径。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
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
First-principles investigation of the emergence of multiferroicity and skyrmions in CrI2
该研究用含线性响应确定U的密度泛函理论揭示CrI2的多铁基态，并表明Pt插层可增强DMI与极化、产生手性受铁电控制的Néel斯格明子。
2024-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Terahertz dielectric response and coupled dynamics of ferroelectrics and multiferroics from effective Hamiltonian simulations
铁电和多铁性材料是一类重要的功能材料。在过去的二十年里，基于第一性原理的有效哈密顿方法已经成功地开发来模拟这些材料。近年来，有效哈密顿方法与分子动力学方法进一步结合，研究了各种钙钛矿的太赫兹动力学性质。通过这种组合，各种铁电和多铁性材料，包括BaTiO_{3}，Ba（Sr，Ti）O_{3}，Pb（Zr，Ti）O_{3}，BiFeO_{3}和SrTiO_{3}块体和薄膜已经被模拟，这导致了对复杂现象的理解和新的效果的发现。在这篇综述中，我们首先介绍了有效哈密顿量和分子动力学模拟的技术细节。然后，我们提出了这两种技术的组合应用到不同的钙钛矿。最后，我们还简要讨论了这种方法未来可能的发展方向。
2013-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of trimerization, chirality and ferroelecticity in multiferroic BaCoSiO4
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）
研究BaCoSiO4中三聚体化、手性和铁电性的相互作用，通过第一性原理计算建立Landau自由能模型，解释域墙和涡旋的形成机制。
2024-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroic Bi$_2$NiMnO$_6$ Thin Films: A Computational Prediction
我们报告的第一性原理计算的少数材料之一，被认为是一个铁电铁磁体，Bi $_2$ NiMnO $_6$。我们的计算表明，与迄今为止报道的相反，体Bi $_2$ NiMnO $_6$不具有极化。相反，像BiMnO $_3$一样，它结晶成具有空间群$C2/c$的中心对称结构。我们还预测，$_2$ $_6$将确实是一个铁电铁磁体，如果它是作为一个外延薄膜生长在衬底上的面内正方形对称和晶格常数约为4 Ω，如BaTiOPDMATHABMO或PbZr $_{1-x}$ Ti $_{x}$ O $_{3}$。
2016-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Altermagnetoelectric Spin Field Effect Transistor
Eastern Institute for Advanced Study, Eastern Institute of Technology（东方高等研究院，东方理工学院）；School of Physical Science and Technology, Suzhou University of Science and Technology（苏州科技大学物理科学与技术学院）；Department of Physics, University at Buffalo, State University of New York（纽约州立大学布法罗分校物理系）
本文提出基于多铁性异磁体的自旋场效应晶体管，通过电场调控自旋分裂，解决金属中铁电性抑制的问题，为低功耗自旋电子学提供新途径。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Writing and deleting skyrmions with electric fields in a multiferroic heterostructure
磁skyrmions是一种拓扑自旋织构，可作为信息载体用于下一代信息存储和处理。在这样的设备中，对Skyrmions的电场控制是必不可少的，但仍然具有技术挑战性。在这里，使用第一性原理计算和Ginzburg-Landau理论，我们提出了一个可靠的过程中写入和删除skyrmions的电场，在平台上的多铁性异质结构，特别是$\text{Cr}_{2}\text{Ge}_{2}\text{Te}_{6} $ / $ \text{In}_{2}\text{Se}_{3} $异质结构。我们发现电场控制了电极化的强度，并间接影响了磁矩之间的反对称Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。后者是负责的Skyrmion自旋纹理的产生和消除，我们研究了金兹伯格-朗道分析的机制。我们讨论了实空间的Berry曲率，拓扑霍尔效应，可能的量子反常霍尔效应，和其他竞争的磁性结构。这些结果代表了量子技术的例子，并可能在未来的skyrmionics和器件制造的潜在应用。
2021-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
