Electric field-induced Skyrmion distortion and giant lattice rotation in the magnetoelectric insulator Cu2OSeO3
在Cu2OSeO3中，独特的Skyrmions是拓扑保护的磁自旋涡旋状物体，显示出磁电耦合，并且可以通过外部施加的电场（E）来操纵。在这里，我们探讨了电场耦合到磁电Skyrmion晶格相，并研究了使用中子散射的响应。巨大的电场引起的Skyrmion晶格的旋转，实现了跨越$\sim$ 25 $^{\circ}$的范围。支持计算表明，电场诱导的Skyrmion扭曲背后的晶格旋转。总的来说，我们提出了一种新的方法Skyrmion控制，使不使用由于电子或磁振子电流的自旋转移力矩。
2014-09-05 cond-mat.str-el
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
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
d5-off-centering induced ferroelectric and magnetoelectric correlations in trirutile-Fe2TeO6
在G型（TN~210 K）反铁磁体Fe_2TeO_6（FTO）化合物中发现了d_5偏心弱铁电极化，并证明了其与所观测到的磁电（ME）性质的相关性.铁电性的起源与晶格和离子核周围不对称的电子密度分布有关。在磁场相关极化、ME电压和磁应变测量中观察到ME耦合。在300 K下，由于双氧桥Fe-O 1-Fe通道的双分子层内二聚体交换耦合导致的短程磁有序在该体系呈现负非线性磁场依赖的磁致伸缩行为中起主导作用.通过Fe-O2-Fe途径的双层间交换主要决定了TN以下的滞后非线性磁场依赖性ME响应。观察到的非线性ME耦合表明磁弹性，如温度和磁场相关应变测量所示。因此，在FTO中，d5离子的铁电性和磁电耦合是罕见的存在。
2021-07-13 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
Giant Magnetoelectric Effect in a Multiferroic Material with a High Ferroelectric Transition Temperature
我们提出了一个独特的例子，巨磁电效应在传统的多铁性HoMnO 3，其中极化是非常大的（~56 mC/m2）和铁电转变温度是高于磁有序温度的顺序。我们将巨磁电效应的独特性归因于具有大磁矩的稀土离子完全由偏心位移引起的铁电性。这一发现为设计具有大极化、高铁电转变温度和大磁电效应的多铁性材料提供了一条新的途径。
2008-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Displacive-type ferroelectricity from magnetic correlations within spin-chain
在非d 0系统中观察到的铁电性，长期以来被认为是一个不切实际的概念，在过去的十年中，导致了各种解释机制的建议（即磁感应铁电性）。在这里，我们提供了一个位移型的铁电性可能涉及磁性离子由于短程磁相关的自旋链内，通过演示的磁电耦合在Haldrons自旋链化合物Er 2BaNiO 5远远高于其Néel温度（TN=）32 K。有一个明显的证据电极化的强度设置在60 K附近，有一个证据，从其他实验方法的短程磁相关。拉曼研究还建立了在相同的温度（T）范围内的声子模式的软化和T依赖的X射线衍射（XRD）图案也揭示了晶格参数异常。基于密度泛函理论的计算建立了位移分量（类似于d 0-ness）作为来自（磁性）NiO 6链的铁电性的根本原因，从而提供了一种新的途径来搜索接近室温的类似材料以实现应用。
2014-07-10 cond-mat.str-el
Ferroelectricity in underdoped La-based cuprates
在铜氧化物中掺杂一个反铁磁莫特绝缘体导致短程电子关联，并最终导致高Tc超导。然而，在轻掺杂的铜酸盐的电荷相关性的性质仍然不清楚。了解的中间电子相的相图（之间的父绝缘体和高Tc超导体），预计将阐明内部和外部的超导圆顶，特别是在欠掺杂区域的复杂性。其中一个阶段是铁电性，其起源和与高Tc超导体性质的关系是当前研究的主题。在这里，我们表明，铁电性和相关的磁电耦合实际上是常见的La-214铜酸盐，即La $_{2-x}$ Sr $_x$ CuO $_4$，La $_2$ Li $_x$ Cu $_{1-x}$ O $_4$和La $_2$ CuO $_{4+x}$。有人提出，铁电性的结果从本地CuO $_6$八面体扭曲，与掺杂剂原子和/或掺杂的载流子的集群，这打破了空间反转对称性在本地尺度，而磁电耦合可以通过Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用调谐。
2014-12-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ferroelectricity from spin supercurrents in LiCuVO4
利用极化中子研究了铁电阻挫自旋1/2链材料LiCuVO_4在外加电场和磁场中的磁结构。的对称性和平均场分析的数据排除了静态Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的存在，而交换收缩被证明是可以忽略不计的，由我们的比热测量。实验观察到的磁电耦合是在一个纯粹的电子机制的基础上自旋超电流的预测非常一致。
2011-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Highly nonlinear magnetoelectric effect in antiferromagnetic Co4Ta2O9 single crystals
具有多序参量的强相关材料为凝聚态系统中的基本相互作用提供了独特的见解，并为创新的技术应用提供了机会。研究了一类具有线性磁电性的反铁磁蜂窝晶格化合物A_4B_2O_9（A = Co，Fe，Mn; B = Nb，Ta）。我们观察到一个高度非线性磁电效应的单晶Co 4 Ta 2 O 9（CTO），区别于在同构Co 4 Nb 2 O 9的线性行为。在磁场作用下，铁电性主要沿[110]方向出现，在TN = 20.5 K时出现反铁磁有序。对于面内磁场，自旋触发器发生在HC ~ 0.3 T，在此之上的铁电极化逐渐变成负的，并达到一个广泛的最小值。在进一步增加磁场时，极化过零并在9 T下连续增加至约60 uC/m2。相反，垂直于六边形平面的磁场的极化单调增加，在9 T时达到~80 uC/m2。这一强非线性的磁电观察表明，两种类型的不等价的Co 2+亚晶格产生磁场相关的铁电极化相反的符号。这些结果激发了对这些蜂窝晶格材料有趣的磁电特性的基础和应用研究。
2019-05-02 cond-mat.str-el
Crystal structure, incommensurate magnetic order and ferroelectricity in mn$_{1-x}$cu$_{x}$wo${_4}$ (x=0-0.19)
我们进行了系统的研究，Cu掺杂对核，磁，介电性能的影响，在Mn $_{1-x}$ Cu $_{x}$ WO $_4$ ${0}\leq{x}\leq{0.19}$通过协同使用不同的技术，即，热容，磁化强度，介电，和中子粉末衍射测量。通过热容量和磁化强度的测量，我们表明，随着铜浓度的增加，磁挫折减少，这导致相称的磁有序的稳定。这进一步验证了温度依赖性的单位晶胞体积的变化来自中子衍射测量，这是由Grüneisen近似建模。介电测量显示在低于约9-10 K的低温相变。此外，磁性细化揭示没有变化低于这个转变，表明可能的自旋翻转转变，这是独特的Cu掺杂系统。从这些综合研究中，我们已经构建了该化合物的磁电相图。
2015-06-17 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
Terahertz spectroscopy of crystal-field transitions in magnetoelectric TmAl3(BO3)4
利用太赫兹光谱技术研究了TmAl 3（BO 3）4硼酸盐的动态磁性能。观察到Tm ~（3+）离子基态多重态3H_6内的晶场（CF）跃迁，它们被确定为从基态单重态A_1到下一激发双重态E的磁偶极跃迁。在低温下检测到意外的精细结构的转变。这些新的模被认为是由于Bi ~（3+）杂质对D_3对称性的局域畸变，导致了A_1 → E跃迁的分裂。两种类型的局部扭曲的网站被确定和调查。静态磁化率的主要贡献被证明是由所观察到的磁性转变的矩阵元素。我们表明，即使在局部扭曲的情况下，未扭曲的晶体的对称性恢复的磁性和二次磁电磁化率。
2017-04-07 cond-mat.str-el
Magnetically induced Ferroelectricity in Bi$_2$CuO$_4$
四元氧化铜Bi $_2$ CuO $_4$具有不寻常的晶体结构，具有良好分离的CuO $_4$片的三维网络。这种材料最近被预测主机电子激发与非常规的频谱和自旋结构的磁有序状态出现在T $_N$ $\sim$ 43 K仍然存在争议。在这里，我们提出的比热，磁和介电性能的Bi $_2$ CuO $_4$单晶的浮区技术，结合极化中子散射和高分辨率X射线测量的详细研究结果。我们的极化中子散射数据表明，铜自旋平行于$ab$平面。在长程反铁磁有序的起始点以下，我们观察到由外加磁场引起的电极化的强度，这表明Cu自旋的有序态引起的反转对称性破缺。对于施加垂直于四极轴的磁场，自旋诱导铁电性解释的线性磁电效应，发生在一个亚稳态的磁性状态。由平行于四极轴的场引起的相对小电极化的强度可能指示Bi $_2$ CuO $_4$中更复杂的磁有序。
2017-03-06 cond-mat.str-el
Magnetic inversion symmetry breaking and ferroelectricity in TbMnO3
TbMnO_3是一种正交晶系的绝缘体，在温度T_N < 41K时的无公度自旋有序伴随着T < 28K时的铁电有序。为了理解这一点，我们使用中子衍射建立铁电转变上方和下方的磁性结构。在顺电相，自旋结构是无公度的，并且是自旋调制的。然而，在铁电相中，存在横向的无公度螺旋。我们发现，螺旋打破空间反演对称性，可以占TbMnO 3的磁电。
2005-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectricity induced by cooperative orbital ordering and Peierls instability
一个一般的机制，轨道排序，再加上Peierls样晶格畸变，可以引起电子可切换的极化内的模型哈密顿方法的背景下，现代极化理论进行了讨论。通过使用贝里相位方法，一个清晰的图片出现在Wannier函数中心和轨道占位符。所提出的机制可能适用于氧化物尖晶石的电子结构具有有效的一维字符，如CdV $_2$ O $_4$，最近提出的显示多铁性行为。
2012-04-23 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
Identification of microscopic spin-polarization coupling in the ferroelectric phase of a magnetoelectric multiferroic CuFe1-xAlxO2
我们对磁电多铁性CuFe 1-xAlxO 2（x=0.0155）进行了同步辐射X射线和中子衍射测量，该材料具有适当的螺旋磁结构，在铁电相中具有不相称的传播波矢。目前的测量结果表明，铁电相伴随着晶格调制波数为2 q，其中q是磁调制波数。我们用Arima [T. Arima，J. Phys. Soc. Jpn. 76，073702（2007）]。将实验结果与计算结果进行比较，我们发现2 q晶格调制的起源不是传统的磁致伸缩，而是磁性Fe^3+离子和配体O^2-离子之间的金属-配体杂化的变化。将本结果与先前的极化中子衍射研究结果[Nakajima等人，物理评论B 77 052401（2008）]，我们得出结论，在CuFe 1-xAlxO 2的铁电性的微观起源是在金属配体杂化与自旋轨道耦合的变化。
2008-06-12 cond-mat.str-el
Peierls transition, ferroelectricity, and spin-singlet formation in the monolayer VOI$_2$
利用密度泛函理论和Hubbard模型的密度矩阵重整化群方法，系统地研究了具有\it电子构型的单层VOI $_2$.我们的声子计算表明，正交$Pmm2$ FE-II相是最有可能的基态，涉及沿$a$轴的铁电畸变和沿$b$轴的V-V二聚化。具体地说，“伪Jahn-Teller”效应引起的空V（$d_{xz/yz}$和$d_{3z^2-r^2}$）和O $2p$状态之间的耦合提出的机制，从顺电相稳定的铁电畸变。此外，半填充的金属$d_{xy}$带沿$b$ -轴显示Peierls不稳定性，诱导V-V二聚化。我们还发现，由于在基态形成了近解耦的自旋单线态，沿V-V链存在很短距离的反铁磁耦合。
2021-02-23 cond-mat.str-el
Ferroelectricity driven by magnetism in quasi-one-dimensional Ba9Fe3Se15
准一维自旋链系统中的自旋诱导铁电性与三维系统中的自旋诱导铁电性有着本质的不同，但人们对这一现象的了解还很少。在这里，我们报告的铁电性驱动的一个倾斜的螺旋自旋顺序和它的奇异动力学自旋链化合物Ba9Fe3Se 15。结果表明，在TN = 14 K时，自旋诱导极化已经发生，并表现出远高于长程自旋有序（LRSO）的磁电耦合行为.极化实体随着温度的降低而生长，其动态响应逐渐减慢，并渗透到整个晶格中，在TN处形成3D铁电性。我们的结果表明，短程自旋序（SRSO）的解耦链中发挥了关键作用的奇异动力学在这个降维系统。Ba_9Fe_3Se_（15）是迄今为止由于SRSO的形成而在LRSO温度以上表现出电极化的强度的唯一实例。
2022-07-22 cond-mat.mtrl-sci 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
Quadratic Magnetoelectric Effect and Magnetic Field Induced Pyroelectric Effect in Multiferroic BaMnF4
本文对250 kOe脉冲磁场中的磁电效应进行了实验研究，并在磁对称性考虑的基础上进行了理论分析。结果表明，与电极化的强度相对应的二次磁电效应张量沿b轴和c轴的非零分量指出了晶体对称性的三斜畸变。磁感应极化Pa（Hb）的反常温度依赖性证实了磁感应热释电效应。扭矩曲线测量结果显示，在9度弧时，自旋方向偏离b轴。
2008-11-08 cond-mat.str-el
Ferroelectric and Multiferroic Properties of Quasi-2D Organic Charge-Transfer Salts
本文综述了准二维有机电荷转移盐的电子铁电性及多铁性，总结了基本物理性质、实验观测与磁电耦合理论。
2024-09-20 cond-mat.str-el
Magnetic phase transitions and magnetoelectric coupling of GdFeO_3 single crystals probed by low-temperature heat transport
GdFeO_3单晶的低温热导率（κ）对磁场有很强的依赖性。低场κ（H）曲线显示H \parallel a有两个“凹陷”，而H \parallel c只有一个“凹陷”，特征场与自旋翻转和自旋极化跃迁有很好的对应关系。一个值得注意的现象是，亚开尔文热导率在施加磁场的历史过程中表现出滞后行为，即随着磁场的增加，测得的κ（H）等温线大于随着磁场的减小。有趣的是，显示热传输不可逆性的磁场（\sim 0- 3 T）的宽区域与呈现铁电性的区域一致。讨论了不可逆的κ（H）行为是由于铁电畴壁对声子的散射引起的。这一结果显示了一个实验特征，表明磁场具有控制多铁性材料铁电畴结构的能力。
2010-12-15 cond-mat.str-el
Tuning magnetic spirals beyond room temperature with chemical disorder
在过去的几年里，磁驱动铁电性和巨大的磁电效应已被报道的一些挫折磁铁与螺旋磁秩序。这种材料由于其用于自旋电子学和低功率磁电器件的潜力而具有高电流兴趣。然而，它们的低磁序温度（通常<100 K）极大地限制了它们的应用领域。在这里，我们表明，在钙钛矿YBaCuFeO 5的螺旋相的稳定域可以扩大超过150 K，通过控制操作的Fe/Cu化学无序。此外，我们还证明了这种新的机制可以在零磁场下将YBaCuFeO 5的磁螺旋态稳定在25°C以上。我们的研究结果表明，磁螺旋的性质，包括其波长和稳定范围，可以通过控制化学无序来设计，为设计具有室温以上磁电性能的材料提供了巨大的潜力。
2017-01-13 cond-mat.str-el
Electromagnon excitations in modulated multiferroics
螺旋磁体铁电性的唯象理论[M. Mostovich，Phys. Rev. Lett. 96，067601（2006）]被概括为描述具有均匀铁电极化和空间调制铁电极化的一致状态。本说明书中的关键点是磁电耦合的对称部分，因为尽管与均匀分量无关，但它对极化的非均匀部分起着重要作用。我们在调制磁系统的一般例子中说明了这一重要性：纵向和横向自旋密度波状态和平面摆线相位。我们发现，即使在没有均匀铁电性的情况下，极化关联函数遵循系统的软磁行为，由于磁电效应。我们的结果可以很容易地推广到更复杂类型的磁有序，并且应用可能涉及凝聚态物理中的各种自然和人工系统（例如，可以从动态介电响应测量中提取磁振子特性）。
2008-07-10 cond-mat.mtrl-sci 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
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
Control of a polar order via magnetic field in a vector-chiral magnet
矢量手征（VC）反铁磁性是一种螺旋状的自旋排序，由于失去空间反转对称性，可能会导致铁电性的发生。在本文中，我们报告的直接实验观察的铁电性在VC相的$β$-TeVO $_4$，阻挫自旋链系统具有明显的磁各向异性和丰富的相图。饱和极化与中子散射强度成正比，中子散射强度对应于VC磁反射。这意味着逆Dzyaloshinskiii-Moriya机制负责驱动电极化的强度。线性磁电耦合是不存在的，然而，一个前所未有的依赖于外加磁场的电矫顽场揭示了一种新的方式来操纵多铁性信息。
2021-09-01 cond-mat.str-el
Experimental observation of magnetoelectricity in spin ice Dy$_2$Ti$_2$O$_7$
稀土烧绿石中的非共线自旋模式是一种有趣的物理现象，它具有许多新的性质，如自旋冰和自旋激发。最近，自旋冰系统的磁激发被预测为磁电激活，而很少的实验工作直接证实了这一情况。本文通过铁电性、自旋动力学和介电行为对Dy $_2$ Ti $_2$ O $_7$的磁电性进行了系统的实验研究。在$T_{c1}$ =25 K和$T_{c2}$ =13 K处观察到两个铁电跃迁。在较低的转变温度以下，确定了显着的磁电耦合，与施加磁场后的电极化的强度的显着抑制。令人惊讶的是，较低的铁电转变温度正好与伊辛自旋顺磁转变点相吻合，低于该点，准粒子状单极子被填充，表明电偶极子和自旋矩之间的隐含相关性。虽然至今还没有一个像样的理论，但可能的磁电机制也进行了讨论。我们的研究结果将激发更多的调查，探索在这些自旋冰系统和其他挫折磁铁的多铁性。
2015-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dzyaloshinskii-Moriya nature of ferroelectric ordering in magnetoelectric Gd$_{1-x}$Y$_{x}$MnO$_{3}$ system
这项工作报告的磁性，介电，热力学和磁电性能的Gd $_{1-x}$ Y $_{x}$ MnO $_{3}$，0 \leq x \leq 0.4，重点是（x，T）相图，对解开的作用，在稳定的磁性和铁电有序的驱动机制。（x，T）相图反映了由较小的$Y^{3+}$离子取代$Gd^{3+}$离子引起的晶格畸变的效果，其逐渐使反铁磁性与铁磁性交换相互作用不平衡，使得铁电性在较高浓度的钇中出现。对于$x \leq 0.1$，顺磁相之后是一个可能的无公度共线反铁磁相，然后在较低温度下建立了一个弱铁磁倾斜的A型反铁磁有序;对于$0.2 \leq x \leq 0.4$，得到了不同的相序列.倾斜的A型反铁磁排列不再稳定，而是在T $_{lock}$ $\approx$ 14 - 17 K以下稳定纯反铁磁有序，具有不适当的铁电特征。根据这些结果，提出了一个摆线调制的自旋安排在低温下，相应的逆Dzyaloshinskii Moriya模型。异常温度依赖性的偶极弛豫能和磁化强度的证据发生在$T* \approx 22 - 28 K$，为$0.1 \leq x \leq 0.4$的结构和磁性变化。
2014-12-18 cond-mat.str-el
Magnetoelectric coupling in Haldane spin chain system, Dy2BaNiO5
我们报道了各种测量结果，即磁化强度，复介电常数和电极化的强度（P）作为温度（T）和磁场（H）的函数，除了热容（C），与主要动机探索的存在磁电（ME）耦合之间的Haldrons自旋链系统。M（T）和C（T）数据建立了58 K下的长程磁有序。最值得注意的观察结果是：（1）在不同温度下，即12.5、30、50和58 K，观察到介电常数（ε '）与T和损耗（tanδ）与T的明显异常;在低温下，观察到ε'与H在6、40和60 kOe的三个磁场诱导转变。这些转变温度和临界磁场跟踪从磁化数据获得的那些。这证明了该化合物中存在强磁电耦合。(ii)相应地，电极化的强度可以被观察到作为T和H的函数的磁有序状态，从而表明在该化合物的磁致铁电性;这一结果表明，该化合物是一个可能的新的多铁性材料自旋= 1（含镍）的化合物与连续的磁跃迁和强磁电耦合。
2013-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoelectric topology: the rope weaving in parameter space
Key Laboratory of Quantum Materials and Devices of Ministry of Education, School of Physics, Southeast University（东南大学物理学院教育部量子材料与器件重点实验室）
本文探讨了多铁材料中磁电参数空间中的拓扑现象，揭示了磁电开关过程中拓扑行为的实现，为自旋电子学和量子计算提供了新的研究方向。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamical magnetoelectric phenomena of multiferroic skyrmions
磁skyrmions，涡旋状旋转的自旋纹理的特征是一个量化的拓扑不变量，实现在手征晶格磁体目前吸引了强烈的研究兴趣。特别是，它们在外场下的动力学对于基础科学和技术应用都是至关重要的问题。虽然到目前为止，对磁skyrmions的观测仅限于金属磁体，但它们的实现也在2012年在手性晶格绝缘磁体Cu2OSeO3中被发现。在绝缘体中的Skyrmions原来表现出多铁性与自旋诱导铁电性。相对论自旋轨道相互作用介导的非共线Skyrmion自旋和电极化的强度之间的强磁电耦合使我们能够通过施加电场而不是注入电流来驱动磁Skyrmion的运动和振荡。绝缘材料还提供了一个环境，适合于通过光谱测量检测纯自旋动力学由于缺乏可观的电荷激发。本文综述了绝缘体中磁skyrmions的多铁性和动态磁电现象的理论和实验研究进展。我们认为，多铁性skyrmions显示出独特的耦合振荡模式的磁化和极化，所谓的电磁振子激发，这是磁和电活性，和电和磁激活过程之间的干扰导致奇特的磁电效应在微波频率制度。
2015-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamical magnetoelectric effects induced by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction in multiferroics
研究了具有螺旋磁序的多铁性体系中铁电性和磁性之间的动力学相互作用。我们表明，动态交换伸缩诱导自旋和横声子之间的双二次相互作用，导致在铁电相的自发铁电极化$\mathbf{P}$的量子涨落。自旋波与电极化的强度涨落之间的杂化导致了低阶横声子模。它们在小波矢量处垂直于$\mathbf{P}$和螺旋自旋，但随后在接近磁调制矢量的波矢量处转向平行于$\mathbf{P}$。对于螺旋磁结构，决定$\mathbf{P}$方向的自旋手征也具有长程序。由于动力学Dzyaloshiskii-Moriya相互作用，自旋手征与自旋涨落强烈耦合，这意味着自旋手征在有序自旋1/2系统中的就地反转，并导致极化中子从摆线螺旋磁网的有限散射强度。
2009-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual magnetoelectric effect in paramagnetic rare-earth langasite
违反时间反演和空间反演对称性对基本粒子和宇宙学有着深远的影响。这些对称性在相变时的自发破缺会在凝聚态系统中产生非常规的物理现象，例如由磁螺旋、电磁振子、光和自旋波的非互易传播以及线性磁电（ME）效应（与所施加的磁场成比例的电极化的强度以及由电场诱导的磁化强度）引起的铁电性。在这里，我们报告的实验研究的钬掺杂的硅酸镓镧，Ho $_{x}$ La $_{3-x}$ Ga $_5$ SiO $_{14}$，显示了一个令人费解的组合的线性和高度非线性ME响应在无序顺磁状态：其电极化的强度增长线性的磁场，但振荡多次旋转后的磁场矢量。我们提出了一个简单的唯象哈密顿量来描述这种不寻常的行为，并从微观上利用稀土离子的磁多极与电场的耦合来推导它。
2020-04-11 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
Giant Magnetoelectric Effect in HoAl_3(BO_3)_4
在HoAl $_3$（BO $_3$）$_4$中发现了巨磁电极化.在70 kOe的横向场几何的极化达到3600 $μC/m^2$，这是显着高于线性磁电甚至多铁性化合物的报道值。测量了磁致伸缩效应，并与磁电效应进行了比较。结果表明，HoAl $_3$（BO $_3$）$_4$中存在很强的自旋-晶格耦合，磁场使单胞中离子位置发生很大的极性畸变.
2011-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Magnetic and dielectric behavior of the spin-chain compound Er2BaNiO5 well below its Néel temperature
我们最近报道了在32 K以下经历反铁磁序的Haldom自旋链系统Er_2BaNiO_5，其特征是在60 K附近由于自旋链内短程磁序诱导的磁电耦合而出现铁电性。我们已经进行了额外的磁性和介电研究，以了解远低于反铁磁有序温度的性能。我们在这里强调以下几点：（i）在低得多的温度（低于8 K）下观察到交流磁化率和复杂介电性质的强烈频率依赖行为，即重入多玻璃样现象，自然表明存在远低于Neel温度的额外转变; ii）在非常低的温度下观察到磁电相共存（例如，T =2K），其中高场磁电相在通过变磁转变的循环之后返回到零磁场时被部分地阻止。
2014-09-12 cond-mat.mtrl-sci 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
Multiferroic properties of oxygen functionalized magnetic i-MXene
二维多铁性材料继承了低维材料和磁电材料的优良物理性质，并以其独特的结构超越了三维材料。这里，基于密度泛函理论计算，MXene衍生物，即，i-MXene（Ta $_{2/3}$ Fe $_{1/3}$）$_2$ CO $_2$被预测为I型多铁性材料。源自可靠的$5d^0$规则，其铁电性是稳健的，具有沿a轴高达$\sim12.33$ $μ$ C/cm $^2$的中等极化，其可以容易地切换并且可以在室温以上持续。其磁基态为层状反铁磁性。尽管它是I型多铁性材料，但它的Néel温度可以通过顺电-铁电转变显着调节，表现出一种固有的磁电耦合。这种磁电效应源于传统的磁致伸缩效应，但交换阻挫却意外地放大了这种效应。我们的工作不仅揭示了非平凡的磁电机制，而且为在二维极限下寻找更多的多铁性材料提供了一种策略。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Charge transfer and hybrid ferroelectricity in (YFeO$_{3}$)$_{n}$/(YTiO$_{3}$)$_{n}$ magnetic superlattices
氧化物异质结构中的界面总是为新出现的性质提供了肥沃的土壤。从高能带到低能量对手的电荷转移是自然预期的，如发生在半导体$p$ - $n$结中。在本研究中，我们预测了（YFeO $_3$）$_n$ /（YTiO $_3$）$_n$超晶格中的一些特殊物理现象。首先，这些莫特绝缘体之间的电荷转移是在相反的直观能带排列的情况。第二，在$n=2$磁性超晶格中产生具有适度极化的混合铁电性。此外，即使（$AB$ O $_3$）$_2$ /（$AB$ ′ O $_3$）$_2$系统变为金属，铁电型畸变也可以持续，从而产生可能的金属铁电性。
2015-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Weak ferromagnetism and magnetoelectric coupling in bismuth ferrite
采用密度泛函理论，在局域自旋密度近似下，采用LSDA+U方法，对磁电多铁性BiFeO_3中铁磁序参量之间的耦合进行了理论分析.我们发现，弱铁磁性的Dzyaloshinskiii-Moriya型发生在这种材料中，我们分析所产生的磁化强度和结构扭曲之间的耦合。我们探讨了电场感生磁化反转的可能性，并表明，虽然它不太可能在BiFeO_3中实现，但它不是一般不可能的。最后，我们概述了必须满足的条件，以实现切换的磁化使用电场。
2004-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Canting angle behavior of magnetic moments in Y- substituted Tb2BaNiO5 and its relevance for magnetoelectric coupling
本研究通过中子粉末衍射探究Y取代的Tb2BaNiO5，发现多铁转变温度随Y浓度线性降低，而磁矩相对倾斜角在x=0.5时急剧下降后保持不变，表明临界倾斜角由协同和局部两部分贡献组成。
2023-04-20 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
Magnetoelectricity in the system $RAl_3(BO_3)_4$ ($R$ = Tb, Ho, Er, Tm)
本文研究了$RAl_3(BO_3)_4$（$R$ = Tb，Ho，Er，Tm）体系在3 K ~室温和磁场~ 70 kOe范围内的磁电效应。我们发现，随着稀土磁矩的磁各向异性的降低，磁电效应有系统地增加。在磁（近）各向同性的$HoAl_3(BO_3)_4$中发现了巨磁电极化。在70 kOe的横向场几何的极化值达到3600 $μC/m^2$，这是显着高于线性磁电甚至多铁性化合物的场致极化的报道值。结果表明，一个非常强的耦合的f-矩的晶格。他们进一步表明，在微观尺度上的极性失真和对称性的变化导致的单位电池中的场致离子位移的重要性。系统$RAl_3(BO_3)_4$可能是有趣的高场磁电效应的技术利用。
2012-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Femtoscale magnetically induced lattice distortions in multiferroic TbMnO3
以TbMnO 3为代表的磁电多铁性材料同时具有磁性和铁电性的长程序。磁序基本上已经被理解，而铁电性的本质仍然比较难以捉摸。提出的竞争模型来解释铁电性分别与电荷转移和离子位移。利用磁电耦合，我们利用电场产生单磁畴态，并利用磁场诱导离子位移。在这些条件下，干涉电荷-磁X射线散射产生，编码位移的振幅和相位。当结合理论分析，我们的数据使我们能够解决在飞秒尺度的离子位移，并表明，这种位移的零场铁电矩作出了重大贡献。
2011-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct evidence for intermediate multiferroic phase in LiCuFe2(VO4)3
研究了LiCuFe_2（VO_4）_3的磁化率、比热、介电常数和电极化的强度。在零磁场下，观察到了TN 1 ~ 9.95 K和TN 2 ~ 8.17 K的反铁磁相变.虽然在TN 1处的介电峰被清楚地识别，但所测量的热释电电流也在TN 1处表现出尖锐的峰，这意味着磁相关的铁电性。有趣的是，在TN 2附近观察到另一个具有相反信号的热释电峰，导致TN 2以下的电极化的强度消失。此外，电极化的强度在外加磁场的作用下被显著抑制，表现出明显的磁电效应。这些结果表明，在LiCuFe 2（VO 4）3的铁电性的磁结构的本质相关性，值得进一步研究的潜在机制。
2021-12-30 cond-mat.mtrl-sci 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
