Orbital degrees of freedom as origin of magnetoelectric coupling in magnetite
对磁电性的微观理解，即磁（电）性质和外部电（磁）场之间的耦合，是未来几代电控自旋电子器件的重要里程碑。在这里，我们关注人类已知的第一个磁电：磁铁矿。通过基于唯象朗道理论和密度泛函模拟的联合方法，我们发现非中心对称Cc结构中电荷/轨道有序Fe 3 O 4的磁电性是由特殊的轨道有序和现场自旋轨道耦合之间的相互作用驱动的.与现有实验的良好协议证实了我们的理论图片，指向磁铁矿作为一个新的类别的磁电的原型，铁电极化可以通过磁场诱导，调谐或切换。
2010-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Chern-Simons orbital magnetoelectric coupling in generic insulators
在第一性原理密度泛函理论的框架下，提出了一种基于Wannier的计算Chern-Simons轨道磁电耦合的方法.鉴于最近的发展与强大的Z2拓扑绝缘体，我们预计，陈-西蒙斯的贡献的磁电耦合，在特殊情况下，可以是一样大或大于总磁电耦合在已知的磁电像Cr2 O3。对普通的Cr_2O_3，BiFeO_3和GdAlO_3磁电体的计算结果证实了在这些情况下Chern-Simons贡献是很小的。另一方面，我们表明，如果空间反转和时间反转对称性的Z2拓扑绝缘体Bi 2 Se 3的手被打破，大的诱导变化出现在陈-西蒙斯磁电耦合。
2010-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Orbital Gravito-Magnetoelectric response and Orbital magnetic quadrupole moment correction
提出了温度梯度诱导轨道磁电效应的完整量子形式理论，证明内在部分需轨道磁四极矩修正以消除零温发散并满足Mott关系，并在PT对称模型中展示了Dirac点附近的增强。
2023-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamic axion field in the magnetoelectric antiferromagnet chromia
氧化铬是一种磁电绝缘体，其体磁电磁化率包含非零赝标量分量，如磁化拓扑绝缘体中存在的那样。我们揭示了动态轴子场的氧化铬通过测量其非线性磁电响应的温度依赖性使用锁定技术与交流电场刺激。二次谐波锁定信号的电场依赖性、磁场依赖性和温度行为都与理论预期一致。我们的结果表明，氧化铬的磁电响应强烈耦合到其低能量子和热自旋涨落。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dzyaloshinskii-Moriya Interaction-Induced Magnetoelectric Coupling in a tetrahedral Molecular Spin-Frustrated System
我们研究了四面体自旋阻挫的单分子磁体$\mathrm{Mn}_{4}\mathrm{Te}_{4}(\mathrm{P}\mathrm{Et}_{3})_{4}$中的磁电耦合。我们的密度泛函研究发现，电偶极矩可以出现各种非共线的自旋排序。确定了自旋相关偶极子的形式，并与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用驱动的非中心对称磁体中的形式一致。编写一个参数化的自旋哈密顿量，求解本征值和本征态后，我们量化的磁电耦合通过计算的电和磁磁化率，这可以分别由外部磁场和电场的影响，热平均。期望在实验中观察到二次关系。
2021-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Linear Magnetoelectric Effect by Orbital Magnetism
我们使用对称性分析和第一性原理计算表明，线性磁电效应可以起源于轨道磁矩的极性扭曲的响应所施加的电场。使用LiFePO4作为模型化合物，我们表明，自旋轨道耦合部分解除了3d轨道的淬灭，并导致小的轨道磁矩（$μ_{(L)}\approx 0.3 μ_B$）平行于Fe $^{2+}$离子的自旋。施加的电场$\mathbf{E}$修改这些轨道磁矩的大小，从而在$\mathbf{E}$中引起净磁化线性。
2012-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Indirect Magnetoelectric Coupling via Skew Scattering by Orbital Angular Momentum
针对无本征反铁磁层的La$_{0.67}$Sr$_{0.33}$MnO$_{3}$/LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$异质结构中的交换偏置现象，提出受轨道角动量敏感的斜散射扰动价带模型，揭示了界面磁电耦合驱动该交换偏置的物理机制。
2025-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum theory of the Intrinsic Orbital Magnetoelectric Effect in itinerant electron systems at finite temperatures
在没有反转对称性$\mathcal{P}$和时间反演对称性$\mathcal{T}$的系统中，电场可以诱导磁化。这种现象被称为磁电（ME）效应。自旋ME效应在多铁性中得到了积极的研究。零温下的轨道ME效应在拓扑绝缘体中也存在，并已被重点讨论。本文利用Kubo公式研究了有限温度下金属的内禀轨道ME响应。本征响应来源于费米海，不依赖于耗散。特别是在具有$\mathcal{PT}$对称性的系统中，外生轨道ME效应变为零，而内生ME效应占主导地位。我们应用在这项工作中得到的响应张量的$\mathcal{PT}$对称模型哈密顿与反铁磁回路电流的顺序表明，内在的ME效应增强周围的狄拉克点。
2023-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoelectric polarizability and axion electrodynamics in crystalline insulators
电子在三维固体中的轨道运动可以产生赝标量磁电耦合$θ$，这是我们利用最近的弱非均匀材料极化理论推导出的单粒子情况下的一个事实。这种极化率$θ$与“轴子电动力学”拉格朗日量$Δ{\cal L}_{EM} = (θe^2 / 2 πh) {\bf E} \cdot {\bf B}$中出现的参数相同，已知该参数用于描述三维拓扑绝缘体（$θ=π$）的不寻常磁电特性。我们计算$θ$的一个简单的模型，访问的拓扑绝缘体，并讨论其连接到表面霍尔电导率。轨道磁电极化率可以推广到多粒子波函数，并定义了三维拓扑绝缘体，如IQHE，在拓扑基态响应函数。
2009-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of orbital magnetic quadrupole moment and magnetoelectric susceptibility
利用规范协变梯度展开，导出了周期系统中轨道磁四极矩的量子力学公式。该公式适用于零温和有限温下的绝缘体和金属。我们还证明了在零温度下的MQM和磁电（ME）的绝缘体的磁化率之间的直接关系。这表明MQM是ME效应的微观起源。利用这个公式，我们定量地估计了室温反铁磁半导体BaMn $_2$ As $_2$和CeMn $_2$ Ge $_{2 - x}$ Si $_x$的这些量.我们发现，轨道的贡献ME磁化率是可比的，甚至占主导地位的自旋贡献。
2018-07-16 cond-mat.mtrl-sci
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
Electric field modulated topological magnetoelectric effect in Bi$_2$Se$_3$
拓扑绝缘体由于其表面的自旋织构而具有量子化的磁电响应和新颖的自旋电子学效应。然而，这些现象的实验观察已被证明是困难的，由于有限的体载流子密度，这可能会压倒内在的拓扑反应，在表面上表示。在这里，我们展示了一种新的离子凝胶门控技术来调整的化学势的Bi $_{2}$硒$_{3}$薄膜，同时进行太赫兹光谱。我们可以通过一个数量级来调整载流子浓度，并将费米能$_{F} $移动到比狄拉克点高出$\simeq$ 10 meV。在高偏压和磁场条件下，我们观察到了一个与拓扑磁电效应一致的量子化法拉第角，该效应可以通过离子凝胶门控通过多个平台态进行调节
2018-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of Layered Iron Oxide on Frustrated Geometry: Electric Polarization, Magnetoelectric Effect and Orbital State
层状铁氧化物\rfeo（$R$：稀土元素）是具有电荷序（CO）驱动的电极化的强度和由自旋-电荷耦合引起的磁电效应的奇异介电材料。本文提出了\rfeo的电子结构和介电性质的理论。成对三角晶格中的电荷挫折允许没有反转对称性的电荷不平衡。自旋挫折诱导加强这种极性CO的磁有序。我们还分析了一个轨道模型的Fe离子，不显示一个传统的长程序。
2007-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric susceptibility of antiferromagnetic multiferroics with cycloidal spin order at magnetoelectric effect associated with collinear component of spins
本文研究了自旋共线分量引起的磁电效应对Landau-Lifshitz-Gilbert方程的贡献，推导了摆线自旋序反铁磁体的自旋波色散关系，并解析求解了其电极化率与介电常数。
2025-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Electric polarization of magnetic domain walls in magnetoelectrics
两种突出的磁电体MnWO $_4$和CuO具有低温公度顺电磁有序相。在这里，使用蒙特卡罗模拟我们表明，该相的畴之间的壁是铁电的，具有相同的电极化的强度方向和值，在这些化合物的磁电相。我们还建议，在MnWO $_4$畴壁的电极化的强度的实验观察应有助于确定负责其磁电性能的宏观相互作用。
2015-06-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Finite-size effects on the magnetoelectric response of field-driven ferroelectric/ferromagnetic chains
从理论上研究了一维铁电/铁磁体链在简谐磁场和电场驱动下的耦合多铁性动力学随链长的变化关系。线性磁电耦合由界面处的自旋极化屏蔽电荷主导。我们进行了蒙特卡罗模拟和计算的基础上耦合的Landau-Lifshitz-Gilbert和Landau-Khalatnikov方程显示，净磁化和薄异质结构的总极化，即从界面计数多达10个铁电和铁磁的网站，可以完全逆转的外部电场和磁场，分别。然而，对于较大的系统，仅可以实现一定的磁电控制。
2011-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric coupling in a ferroelectric/ferromagnetic chain revealed by ferromagnetic resonance
理解多铁性耦合是多铁性领域的关键问题之一。从理论上讲，铁磁共振（FMR）使复合多铁性材料中磁电耦合系数的计算成为可能。这一点，我们的证据，通过详细的分析和数值计算的FMR在无应变链的钛酸钡在tetraxide相接触，铁，包括退极化场的影响。FMR吸收功率谱对界面电极化的强度方向和外加静态电场敏感。本文提出了一种利用铁磁电阻测量磁电耦合系数的方法。
2012-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Magneto-Optical and Magnetoelectric Phenomena in Topological Insulator Heterostructures
与磁性层接触的三维拓扑绝缘体薄膜表现出有趣的磁光和磁电现象，但除了线性响应机制外，人们对它知之甚少。我们证明了平行于薄膜表面的两个电场的存在会引起垂直的AC极化，而通过施加单个圆极化电磁波可以引起静态极化。这些现象是由二阶磁化率，这也控制了异常霍尔电流调制的方式由一个垂直的AC电场。如果调制频率低，则霍尔效应在拓扑上被保护，并且非线性响应消失。
2013-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Magnetoelectric Response in Ferromagnetic Axion Insulators
拓扑磁电效应是拓扑场论的一个标志性反应，它为涌现拓扑现象的研究提供了一个范式转变。然而，它的直接观察尚未实现，由于要求苛刻的磁配置所需的间隙所有的表面状态。在这里，我们从理论上提出，具有简单的铁磁结构的轴子绝缘体，如MnBi_2 Te_4/（Bi_2 Te_3）_n系列，提供了一个理想的操场，实现TME。在设计的三角形棱柱几何形状中，所有的表面态都是磁带隙的。在垂直电场作用下，表面霍尔电流产生近半量子化的轨道矩，并伴随着无间隙的手征铰链模循环。因此，通过反转电场，可以容易地区分来自两个拓扑原点的轨道磁化。我们的工作铺平了一条新的途径TME在现实的轴绝缘体材料的直接观察。
2022-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Double-leaf Riemann surface topological converse magnetoelectricity
本研究将拓扑引入多铁性领域，在二维GdI₂单层中发现基于自旋相关d-p杂化的双叶黎曼面拓扑逆磁电效应，可电调控180°自旋反转，还设计了更多候选材料推动相关应用。
2024-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large dynamical magnetic effective charges and anti-magnetoelectricity from spin and orbital origin in multiferroic BiCoO$_3$
本文通过第一性原理计算揭示多铁性BiCoO$_3$在线性水平具有反磁电性，其子晶格磁电响应相互抵消，但铁磁相可产生约1000 ps/m的巨大磁电响应。
2024-06-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Interface induced giant magnetoelectric coupling in multiferroic superlattices
采用第一性原理计算研究了（BaTiO $_3$）$_n$ /（CaMnO $_3$）$_n$短周期超晶格的电磁性质. CaMnO $_3$层中的局部电极化的强度是显著的，与BaTiO $_3$层中的局部电极化相当。值得注意的是，电极化的强度几乎增加了一倍，当自旋配置从反铁磁到铁磁的超晶格中的变化，表明巨磁电耦合。这种磁电耦合的增强是由于在界面处的CaMnO $_3$层中的反铁畸变模式的抑制。
2011-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric coupling, Berry phase, and Landau level dispersion in a biased bilayer graphene
研究了横向电场和磁场作用下石墨烯双层膜的能谱。我们发现，由此产生的朗道能级表现出非单调依赖的电场，以及许多水平交叉。这种行为是解释使用准经典量子化规则，适当地考虑到赝自旋的准粒子。赝自旋产生Berry相，这导致能量量子化的移动，并导致赝塞曼效应。后者依赖于电场，在两个谷之间符号交替，并且还减小带隙。其他赝自旋相关的量，如异常霍尔电导率的解析公式，推导和以前的理论工作相比。
2010-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intriguing Magnetoelectric Effect in Two-dimensional Ferromagnetic/Perovskite Oxide Ferroelectric Heterostructure
二维磁体在自旋电子学中有着广阔的应用前景，但如何在小电场下对其进行有效控制仍是一个难题。在这里，我们提出，二维磁体可以有效地控制在由二维磁性材料和钙钛矿氧化物铁电体（POF）组成的多铁性异质结构中，其电介质的极化在小电场下容易翻转。我们用第一性原理计算说明了这种方法在CrI 3/BiFeO 3（001）双层异质结中的可行性。与传统的POF多铁性异质结构具有较强的界面相互作用不同，我们发现CrI 3与BiFeO 3（001）之间的界面相互作用是范德华型的。然而，异质结构具有特别强的磁电耦合，其中双层CrI 3可以通过BiFeO 3（001）的极化状态在铁磁和反铁磁类型之间有效地切换。我们还发现电子掺杂和外加电场对CrI 3的层间交换耦合相互作用的竞争效应，这是导致磁性相变的原因。我们的研究结果提供了一个新的途径，二维磁铁与小电场的调谐。
2022-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Induced Transformation of Magnetic Domain Structure in Magnetoelectric Iron Garnet Films
在外延铁石榴石薄膜中观察到室温磁电效应，表现为电场诱导的磁畴壁运动。研究了在不同晶向的钆镓石榴石衬底上生长的薄膜。在（210）和（110）膜中观察到这种效应，而在（111）膜中没有观察到这种效应。在400 V电压脉冲中对畴壁运动的动态观察给出了在30-50 m/s范围内的畴壁速度值。在约50 Oe的磁场脉冲下，获得了相同的速度。
2008-06-04 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
Magnetoelectric imprint of skyrmions in van der Waals bilayers
针对斯格明子难以追踪与操控的问题，本文提出利用范德华双层膜中的滑移铁电与近邻耦合，将磁性斯格明子等周期印记为电学斯格明子，从而实现其全电学读取与操控。
2024-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Inversion of ferrimagnetic magnetization by ferroelectric switching via a novel magnetoelectric coupling
尽管已经广泛地研究了几种多铁性材料/异质结构，但是找到用于磁化的电场控制的强磁电耦合仍然具有挑战性。在这里，一种新的界面磁电耦合的基础上的三个组件（铁电偶极子，磁矩，反铁磁秩序）解析制定。作为载流子介导的磁电效应的一种延伸，这种新的耦合被证明可以引起电-磁磁滞回线。提出了采用沿[ $111$ ]轴生长的BiFeO $_3$双层的实现。在不涉及磁相变的情况下，磁化取向可以通过由场效应驱动的载波调制来切换，如使用第一性原理计算所确认的。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Competition between terahertz magnetoelectric and Néel spin-orbit torque driven spin dynamics in metallic antiferromagnets
该研究针对金属反铁磁体中磁电效应常被忽略的问题，理论研究了Mn₂Au中太赫兹电场诱导的自旋动力学，发现太赫兹磁力矩与极化时间导数成正比，且需考虑其与奈尔自旋轨道矩的竞争才能解释实验结果，证明金属反铁磁体中太赫兹磁电自旋效应不可忽略。
2025-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Surface Magnetoelectric Effect in Ferromagnetic Metal Films
采用密度泛函方法计算了Fe（001）、Ni（001）和Co（0001）铁磁薄膜在外加电场作用下的表面磁电效应。这种效应源于自旋相关的电场屏蔽，导致表面磁化强度和表面磁晶各向异性的显着变化。这些结果在电控磁和磁电现象领域具有重要意义。
2008-08-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Janus particles with coupled electric and magnetic moments make a disordered magneto-electric medium
我们证明，通过结合粒子中的永磁电和磁矩，可以实现一种新型的介质，该介质允许物质的电和磁特性之间的相互关联，称为磁电耦合。到目前为止，磁电材料仅限于在其电和磁矩中表现出长程序的系统。在这里，我们表明，室温下，可切换的磁电可以实现自然无序。构建模块是在电场或磁场中定向的Tellegen粒子。
2007-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable Rashba-type Dzyaloshinskii-Moriya interaction and skyrmion in two-dimensional magnetoelectric multiferroics
由于拓扑磁性在信息存储和逻辑技术中的应用前景，实现拓扑磁性及其电控制是自旋电子学的热点课题。在这里，我们揭示了这两个可以实现在二维（2D）磁电多铁性。利用第一性原理计算，我们证明了在具有垂直电极化的强度的二维多铁性材料中，通过Rashba效应可以诱导出强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction），这是形成奇异手征磁性的关键因素.我们验证了这种显着的双折射可以促进亚10 nm skyrmion在二维多铁性与垂直磁各向异性，如CrN单层。此外，在二维多铁性材料中，磁化和电极化的强度的存在为我们提供了独特的机会，有效地电控制的强度和手性的双金属，从而拓扑磁性。作为例子，我们介绍了四种具有不同手征性和极性的多铁性Skyrmions，它们可以被外场操纵。
2020-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Towards ferroelectrically-controlled magnetism: Magnetoelectric effect in Fe/BaTiO3 multilayers
基于第一性原理计算，研究了铁电/铁磁多层膜中产生磁电效应的一种未知物理机制.它的起源是在铁电/铁磁体界面的键合的变化，当电极化的强度反转时改变界面磁化。使用Fe/BaTiO 3多层膜作为代表模型，我们显示了相当大的差异，在两个界面上的本地电偶极矩的取向不同的Fe和Ti原子的磁矩。预测的磁电效应与在弹性耦合复合材料中观察到的磁电效应的大小相当，并且开辟了通过电场控制薄膜层状结构的磁性能的新方向。
2006-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Size dependent electric voltage-controlled magnetic anisotropy in multiferroic heterostructures: Interface-charge and strain co-mediated magnetoelectric coupling
提出了一种唯象方法来研究铁磁/铁电异质结构中电压控制的磁各向异性。FM层是金属Fe（001）、Ni（001）、Co（0001）或半金属（La，Sr）MnO 3膜。两种磁电机制，即，界面电荷和应变介导的耦合。我们表明，界面电荷介导的耦合是主要的机制时，FM膜厚度低于一定的过渡厚度dtr的磁电耦合，而应变介导的耦合占主导地位的dtr以上。
2010-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain-mediated magnetoelectric effect for the electric-field control of magnetic states in nanomagnets
没有电流的磁电场控制可能会使自旋电子学朝着超低功率方向发生革命。在这里，通过使用机械耦合相场模拟，我们计算证明了应变介导的磁电效应的应用电场控制的异质结构中的磁状态。在由软纳米磁体Co和压电衬底PMN-PT构成的模型异质结构中，探索了由电场激发的磁态的波动性和磁化翻转动力学。研究发现，电场可以驱动单畴纳米磁体进入平衡涡旋态。即使在去除电场或施加反向电场之后，纳米磁体仍保持在涡旋状态，即涡旋状态是极其稳定且非易失的。只有通过利用旋进磁化动力学，180 $^\circ$磁化切换是可能的，在小尺寸的纳米磁体，这是自由的稳定的涡旋状态。通过对电场幅值、脉冲宽度和斜坡时间的精心设计，电场脉冲可以实现确定性的180 $^\circ$开关。最小开关时间小于10 ns。这些结果为低功耗、高可靠性和快速电场控制自旋电子学的设计提供了有用的信息。
2017-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Quantized orbital angular momentums of dipolar magnons and magnetoelectric cavity polaritons
本文研究三维受限磁绝缘体中偶极磁振子的量子化轨道角动量及其与电极化序耦合形成的磁电态，揭示时间反演与空间反演对称性同时破缺特性，为亚波长磁电量子发射器实现提供理论基础。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Magnetoelectric effects in an organo-metallic quantum magnet
我们在单晶NiCl $_2$-4SC（NH $_2$）$_2$（DTN）中观察到50 $μC/m^2$的双线性磁场诱导电极化的强度. DTN形成破坏反转对称性的四元结构，其中高极性硫脲分子都沿c轴向同一方向倾斜。施加2和12 T之间的磁场诱导Ni自旋的倾斜反铁磁性，并且所产生的磁化紧密地跟踪电极化的强度。我们推测，镍磁力作用于软有机晶格可以产生显着的扭曲和修改的角度的硫脲分子，从而产生磁电效应。这是一个如何通过将磁性离子与极性有机元素结合在有机金属单晶中构建磁电效应的例子。
2010-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-Resonance-Induced Pseudo-electric Field and Giant Current Response in Axion Insulators
磁电效应的量子化版本，称为拓扑磁电效应，可以存在于时间反演不变的拓扑绝缘体中，其所有表面状态都被磁性隔开。这种拓扑相被称为轴子绝缘体相，理论上已经提出，但由于拓扑磁电效应的小信号，仍然缺乏确凿的实验证据。在这项工作中，我们提出，在轴子绝缘体的动态面内磁化可以产生一个“伪电场“，它的作用在拓扑绝缘体薄膜的表面状态，并导致非零的响应电流。引人注目的是，我们发现，在磁共振（铁磁或反铁磁）的电流是大于拓扑磁电效应的几个数量级，从而作为一个可行的吸烟枪，以确认候选材料中的轴子绝缘体相。
2019-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-th
Bismuth iron garnet Bi3Fe5O12: a room temperature magnetoelectric material
在室温下用电场控制材料的磁性能的可能性对于现代应用是非常期望的。此外，在单一材料中磁序和电序之间的耦合呈现出广泛的特殊物理性质，例如铋铁石榴石（BIG），可能会导致自旋电子应用领域的巨大进步。特别地，在BIG中磁电（ME）耦合与自旋波的低阻尼的组合可以允许通过磁振子器件中的电场来控制和操纵自旋波。在这里，我们报告的明确观察到的线性磁电耦合在300 K以上的BIG使用铁磁共振技术与电场调制。测得的耦合值是与原型磁电Cr2O3所观察到的。我们的实验结果的基础上，这种线性ME耦合的强度是直接链接到铋离子诱导强自旋轨道耦合的存在下，并出现局部磁不均匀性相关的磁畴结构。BIG中前所未有的磁性，光学和磁电性能的组合预计将引发技术应用和理论研究的重大兴趣。
2017-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Misfit Strain Induced Giant Magnetoelectric Coupling in Thin Ferroic Films
我们发现，失配应变源于薄膜-衬底晶格失配强烈增加的二次磁电耦合的值。巨磁电耦合、尺寸效应和失配应变导致铁性薄膜相图在零外磁场和电场下发生强烈变化，特别是在压或拉失配应变下，反铁磁相转变为铁磁或亚铁磁相，以及厚度诱导的顺磁或顺电相的出现。铁电-反铁磁薄膜的铁磁性和磁电耦合的增加与实验数据一致，为铁电薄膜的磁和电性能的定制开辟了道路。
2008-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Magnetoelectric Effects on Single Slabs of Z-type Hexaferrites
本文测量了Sr Z型六角铁氧体Sr_3Fe_（24）Co_（22）O_（41）的室温磁电效应。通过在六角铁氧体的板上施加DC电压或电场来测量剩磁磁化的变化。在10，000V/cm的电场中观察到剩磁的变化约为18%，这意味着在低于3GHz的频率下微波磁导率的类似变化。在这些类型的测量中，为了减少六角铁氧体中的电流，高电阻率是关键的。六角铁氧体的电阻率提高到4.28x10^8欧姆？- cm，在氧压下退火。测量结果表明，确实电极化的强度和磁化强度的变化引起的磁场和电场的应用，分别。在室温下，微波应用的影响似乎是非常有前途的。
2011-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Control of Domain Walls in a Ferrite Garnet Film
在（210）晶向外延铁氧体石榴石薄膜中观察到电场引起的磁畴边界位移效应。这种效应对于电场（壁位移的方向随着电压的极性而改变）是奇数的，而对于畴内的磁化强度是偶数的。提出了非均匀磁电相互作用可能是产生这种效应的机制。
2008-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Effect Dependent on Electric Field Direction in a Pyroelectric Ferrimagnet CaBaCo$_4$O$_7$
本研究通过测量CaBaCo$_4$O$_7$的磁化强度，发现外部电场方向可控制静态磁电效应：平行于极化时稳定铁磁相，反平行时不稳定，为增强热电磁性材料的ME效应提供了新途径。
2025-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Realization of Semiconducting Layered Multiferroic Heterojunctions via Asymmetrical Magnetoelectric Coupling
二维（2D）半导体多铁性材料能够有效地耦合磁性和极化（P）有序，在纳米尺度的基础研究和技术应用中具有重要意义，但在自然界中却很少见。在这项研究中，我们提出了一个通用的机制，通过VDW异质结工程实现半导体二维多铁性，如在一个典型的异质结构组成的磁性双层CrI 3（双CrI 3）和铁电单层In 2Se 3。有趣的是，Se 4p和Cr 3d轨道之间的新型间接轨道耦合，由界面I 5 p轨道介导，在相反的P配置中是可切换的，从而导致意想不到的强非对称磁电耦合机制。因此，随着In_2Se_3引起的铁电势垒的显著增加，在相反的P组态中实现相反的磁序最终导致了Bi-CrI_3/In_2Se_3的新颖的多铁性。最后，我们证明，我们的机制一般可以应用到设计其他VDW多铁性，即使层厚度可调。
2020-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Rollable Magnetoelectric Energy Harvester as Wireless IoT Sensor
也许我们周围最丰富的浪费能源形式是电力传输系统产生的寄生磁噪声。在这项工作中，一个灵活的和可滚动的磁机电纳米发电机（MMENG）为基础的无线物联网传感器已被证明，以捕捉和利用磁噪声。将磁致伸缩镍铁氧体纳米颗粒与压电聚偏乙烯-三氟乙烯共聚物复合，制备了自支撑磁电复合材料。磁电0-3型纳米复合材料的最大ME系数为11.43 mV/cm-0 e，即使在无偏磁场的情况下，由于自偏置效应，也可观察到最大ME系数值的99%。因此，MMENG产生足够的峰峰值开路电压，输出功率密度，并在家用电器（如电水壶）的电源电缆产生的弱低频杂散磁场下成功地操作商用电容器。最后，采集的电信号已被无线传输到智能手机，以证明位置监测系统的建设的可能性。这种具有成本效益且易于集成的方法，具有定制的尺寸和形状的设备配置，预计将在下一代自供电物联网传感器中进行探索，包括植入式生物医学设备和人体健康监测传感系统。
2019-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Phenomenological Landau analysis of predicted magnetoelectric fluorides: KMnFeF$_{6}$ and Ba$_{2}$Ni$_{7}$F$_{18}$
最近，我们预测基于对称性的考虑，$_{6}$和Ba $_{2}$ Ni $_{7}$ F $_{18}$可能是磁电多铁性材料。在这篇文章中，我们用朗道理论和晶体结构的考虑来研究这些材料中的极化和线性磁电效应。基于这两个例子，我们表明，任何磁铁电将显示额外的电极化低于其磁有序温度。这种额外的电极化与线性磁电效应无关。它的大小取决于介电磁化率。
2008-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoelectric interactions in polycrystalline multiferroic antiferromagnets CuFe(1-x)RhxO2 (x=0.00 and x=0.05)
研究了多晶反铁磁体CuFe_（0.95）Rh_（0.05）O_2和CuFeO_2中的磁电耦合。对于这两个样品，电极化的强度观察到的情况下，施加的外部磁场表明，多铁性研究陶瓷是值得研究的。所观察到的磁介电效应CuFe0.95Rh0.05O2在电极相支持存在的非共线反铁磁状态。有趣的是，该样品的电极化的强度可以被磁场抑制。的磁介电效应的相对大小的温度依赖性显示出不连续性，清楚地表明在极性和顺电反铁磁状态的磁介电耦合的不同机制。
2009-05-27 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
Analogy between the magnetic dipole moment at the surface of a magnetoelectric and the electric charge at the surface of a ferroelectric
为了纪念Igor Dzyaloshinskii的90岁生日，我们根据现代铁电极化理论重温了他在线性磁电效应方面的开创性工作。我们表明，与磁电材料的表面磁偶极矩是类似的铁电体中的束缚表面电荷，因为它可以方便地描述在一个块体磁电多极化，这是类似于铁电极化。我们定义的内在表面磁化强度为每单位面积的表面磁偶极矩，并提供了一个方便的配方提取它的任何表面平面，从知识的散装磁秩序。我们演示的原型磁电材料，Cr $_2$ O $_3$，其中Dzyaloshinskii第一次确定的线性磁电效应的程序，并比较最近的实验测量的内在表面磁化强度的值。最后，我们认为，非磁电反铁磁体的多极化晶格不包含零应该有一个内在的表面磁化，以同样的方式，非极性绝缘体的极化晶格不包含零有一个内在的表面电荷。
2020-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Electric field control of magnetocaloric effect in cylindrical MnAs/PZT magnetoelectric composite
本文研究了圆柱形MnAs/PZT磁电复合材料中利用逆压电效应产生准等静压压缩来电场调控磁热效应，实验和有限元计算表明100 V电压可使最大绝热温变增加0.2 K，且弱压力区压电压缩贡献与电压呈线性关系。
2024-07-30 cond-mat.mtrl-sci
The importance of the electronic contribution to linear magnetoelectricity
我们表明，电子的线性磁电响应的贡献，通常忽略在第一原理的研究，可以比较的幅度介导的晶格畸变，即使是材料中的响应是强的。使用自洽的塞曼响应施加的磁场为非共线电子自旋，我们展示了如何电极化的强度出现在线性磁电通过电子和晶格介导的组件-在类比与高和低频介电响应的电场。我们使用的方法是概念和计算简单，并可应用于研究线性和非线性响应磁场。
2010-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectricity of Topological Solitons in 2D Magnets
提出连接原子与连续介质模型、参数来自从头算的磁电效应多尺度方法，揭示 CrI$_3$ 中拓扑孤子的对称性依赖偶极矩及电场稳定非共线态的可能。
2025-03-13 cond-mat.mtrl-sci
