Magnetostructural Effect in the Multiferroic BiFeO3-BiMnO3 Checkerboard from First Principles
使用第一性原理计算，我们提出了一个磁结构效应的BiFeO 3-BiMnO 3纳米棋盘，没有发现在散装母体化合物或BiFeO 3-BiMnO 3超晶格。我们还表明，原子尺度的棋盘格具有多铁性基态与每个constitent材料所需的属性：极性和亚铁磁分别由于BiFeO 3和BiMnO 3。
2009-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Novel magneto-electric multiferroics from first-principles
在过去的十年里，在多铁性社区内对第一性原理计算的兴趣迅速上升。最初被认为是一个强有力的支持，以解释实验观察到的行为，这一趋势已经演变，现在，密度泛函理论计算也已成为一个重要的预测工具，用于识别原始规则，实现多铁性和设计新的磁电化合物。本章的目的是突出的关键进展，在多铁性领域的第一性原理方法作出了重大贡献。基本的理论发展，使这种搜索成为可能，也简要介绍。
2014-10-15 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Temperature-driven phase transitions in SrBi$_2$Ta$_2$O$_9$ from first-principles calculations
采用壳层模型研究了SrBi $_2$ Ta $_2$ O $_9$的相变序列，模型参数符合第一性原理计算.我们发现，极性和非极性不稳定性之间的复杂的相互作用导致两个相变的存在下，证实了存在一个中间正交顺电相。该相的特征在于TaO $_6$八面体围绕a轴的旋转。我们表明，这个阶段也可以检测到从材料的介电响应。本方法构成了一个强大的工具，理论预测的中间阶段，尚未观察到的实验，在其他Aurivillius化合物。
2008-12-11 cond-mat.mtrl-sci
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
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 investigation of the strain-mode coupling in srbi2nb2o9
Aurivillius化合物SrBi 2Nb 2 O 9（SBN）和SrBi 2 Ta 2 O 9（SBT）在室温下呈现出类质同晶的铁电结构，其稳定性通过三线性耦合的三个序参量的复杂相互作用来实现。在这项工作中，我们研究的面内失配应变的强度的相关不稳定性和它们之间的耦合的影响。利用第一性原理得到的所有参数，发展了一个与SBN对称性相容的混合应变-应力焓。我们发现，占主导地位的序参量的变化作为应变的函数，作为一个结果，可以通过选择衬底的晶格参数调谐的值的极化。它还表明，相变的顺序和相图的主要特征定性地改变的应变。
2015-10-14 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
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
Dynamically induced multiferroic polarization
本研究提出在非极性非磁性材料中利用超短激光脉冲激发声子模式以瞬态诱导铁电极化和磁化的机制，通过控制激光和声子手性实现多铁极化的调控，为超快时间尺度上控制多铁性提供新途径。
2024-04-24 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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 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
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
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 New Multiferroic State with Large Electric Polarization in Tensile Strained TbMnO3
通过第一性原理计算，系统地研究了外延应变对多铁性TbMnO 3结构和性能的影响。我们发现，虽然未应变的散装TbMnO3显示非共线的反铁磁自旋顺序，TbMnO3可以在压缩应变下的铁磁，与生长在SrTiO3上的TbMnO3的实验结果一致。通过增加拉伸应变高达5%，我们预测，TbMnO3转变成一个新的多铁性状态，具有大的铁电极化，两个数量级大于在未应变的散装，并具有相对较高的尼尔温度E型反铁磁秩序。我们还发现铁电畴和反铁磁畴是互锁的，因此外加电场可以同时实现铁电畴和反铁磁畴的开关。我们的工作表明，应变工程可以用来提高TbMnO 3的多铁性。
2013-03-09 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
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
Proton-transfer Ferroelectricity / Multiferroicity in Rutile Oxyhydroxides
FeOOH等氢氧化物矿物是研究地球内部的地质学研究热点，也是研究氧电催化活性的化学研究热点。在本文中，我们提供了一类新的铁电体或多铁性的第一原理的证据，其中：GaOOH，InOOH，CrOOH，FeOOH，这是地球上丰富的矿物，并已被实验验证具有扭曲的金红石结构，是铁电性与相当大的极化（高达24 μ C/cm 2）和压电系数。它们的原子厚度层可能具有垂直极化鲁棒性对退极化场由于形成的O-HO键，很难对称化。此外，CrOOH（guyanaite）被发现是一个组合的高Tc的面内I型多铁性和垂直II型多铁性，这是应变可调，并可能使磁性和铁电性之间的理想耦合。在实验证据的支持下，金属氢氧化物和二氧化物之间的可逆转化及其良好的晶格匹配，使方便的外延生长，异质结构组成的氢氧化物和普遍的金属二氧化物（如TiO 2，SnO 2和CrO 2）可以构建为各种应用，如铁电场效应晶体管和多铁性隧道结。
2018-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Robust magnetoelectric coupling in altermagnetic-ferroelectric type-III multiferroics
该研究提出一类由晶体对称性内锁铁电性与交变磁性的新型第III类多铁材料，通过第一性原理计算和磁光克尔效应证明铁电翻转可完全反转自旋极化，实现鲁棒磁电耦合，为下一代自旋电子器件设计提供理论依据。
2024-12-08 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
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
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
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
Hybrid-parity sliding multiferroics
University of Wollongong（伍伦贡大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；Tiangong University（天津工业大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
研究探索滑动铁电性与混合奇偶性非相对论自旋分裂的耦合，介绍一类混合奇偶性滑动多铁性材料，通过对称性分析和第一性原理计算，以双层VBr₂为例展示相关特性，扩展了滑动多铁性材料范围及功能。
2026-09-03 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
Multiferroic Domain Dynamics in Strained Strontium Titanate
在钛酸锶中施加双轴应变可以诱导多铁性，导致铁电畴和反铁畸变畴共存。通过设计施加在晶格上的应变的大小和符号可以用于调节这两种现象之间的相变和相互作用。利用光学二次谐波产生，我们报告了从中心对称的4/mmm相的铁电毫米2的过渡，其次是反铁电畸变过渡到耦合铁弹-铁电毫米2相的钛酸锶薄膜在双轴拉伸应变0.94%。计算结果与理论第一性原理和相场预测相吻合。直接成像所产生的铁电相变域，并在电场下切换演示使用压电力显微镜。非线性光学结合相场模拟表明，占主导地位的多铁性畴反转机制是通过耦合的90度铁电-铁弹畴壁运动。更广泛地说，这些共存的铁电（极性）和反铁磁畸变旋转（轴向）现象的研究可能与共存的铁电（极性）和磁（轴向）现象的多铁性有关。
2006-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Topological Semimetal features in the Multiferroic Hexagonal Manganites
利用第一性原理计算研究了铁磁六方锰氧化物$\mathrm{YXO_3}$（X=V，Cr，Mn，Fe和Co）在非极性非对称$P6_3/mmc$空间群中的能带结构.对于$\mathrm{YVO_3}$和$\mathrm{YCrO_3}$，我们发现费米能附近的带反转，在$k_z=0$镜像平面中产生节环。我们对这些化合物进行了更详细的分析，并预测了拓扑“鼓面”表面状态的存在。最后，我们简要地讨论了这些系统的低对称极性相（空间群$P6_3cm$），并表明它们可以通过软$K_3$和$Γ_2^-$声子的凝聚而经历$P6_3/mmc \rightarrow P6_3cm$跃迁。根据我们的研究结果，稳定这些化合物在六方相可以提供一个有前途的平台，研究拓扑结构和多铁性的相互作用，以及在同一阶段的实空间和倒易空间拓扑保护的共存。
2019-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Size effects in multiferroic BiFeO3 nanodots: A first-principles-based study
提出了一种有效的哈密顿方法来研究BiFeO 3纳米点在类短路电边界条件下的结构和磁性。发现了各种惊人的效果。例子包括（a）涉及磁转变温度和电转变温度的点的尺寸的倒数的标度律;（b）通过尺寸效应洗出存在于本体中的一些结构相;（c）通过玩弄尺寸和电边界条件来定制Neel温度和Curie温度之间的差异的可能性;和（d）1.6nm量级的通用临界厚度，低于该厚度点不具有电和磁偶极子以及氧八面体倾斜的任何长程有序。
2010-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric atomic displacement in multiferroic tetragonal perovskite Sr$_{1/2}$Ba$_{1/2}$MnO$_3$
我们研究了多铁性四元钙钛矿结构Sr $_{1/2}$ Ba $_{1/2}$ MnO $_3$的晶体结构，对于原子位移具有10 $^{-3}$埃量级的高精度。在铁电相（$T_\mathrm{N}$ $\leq$ $T$ $\leq$ $T_\mathrm{C}$）中观察到Mn离子从中心对称位置的大的原子位移，与四元BaTiO $_3$中的偏心畸变相当。与此形成鲜明对比的是，在多铁性相（$T$ $\leq$ $T_\mathrm{N}$）中，Mn离子的原子位移被抑制，但O离子的原子位移被放大。极性晶体结构中的原子位移也分析了铁电模式。在铁电相中，原子位移被分解成主导的正Slater，负Last和小的正Axe模式。在多铁性相中，Slater模和Last模被抑制，Last模的符号发生变化，Axe模的模放大。基于Berry相方法的第一性原理计算很好地再现了铁电畸变，提供了关于引起极化的竞争机制、电子$p$-$d$杂化与磁交换-伸缩的额外信息。
2020-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Giant ferroelectric polarization and electric reversal of strong spontaneous magnetization in multiferroic Bi2FeMoO6
BiFeO $_3$是最著名的多铁性材料，但由于其反铁磁性，没有很强的自发磁化。研究表明，基于BiFeO $_3$的双钙钛矿结构Bi $_2$ FeMoO $_6$（空间群为R3（\#146））既能实现巨铁电极化，又能实现强自发磁化.我们的第一性原理声子谱确定，这种多铁性R3相是稳定的。系统的计算表明，该材料是自旋极化的半导体，禁带宽度为0.54 eV，铁电极化强度为85 $μ$ C/cm $^2$ .这种铁电性与BiFeO $_3$相当，但这里得到的是强亚铁磁性，每个分子式单元的净磁矩为2 $μ_B$，居里温度为650 K。铁电极化和磁易磁化轴均为赝立方[111]取向。进一步的分析表明，外加电场可以通过三步路径确定性地逆转宏观自发磁化。因此，我们认为这种Bi $_2$ FeMoO $_6$材料可以用于设计新的多功能材料和实现高性能器件。
2016-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Reversible Gas Sensing by Ferroelectric Switch and 2D Molecule Multiferroics in In2Se3 Monolayer
二维铁电体是一种重要的量子材料，在非易失性存储器中有着重要的应用，然而，尽管其重要性，可逆极化对化学反应以及与环境相互作用的影响却很少被研究。在此，基于第一性原理计算，我们发现了In_2Se_3铁电层表面明显的气体吸附行为和铁电开关控制的可逆气体捕获和释放。我们将这种新现象合理化为气体前沿分子轨道和基底带边态之间能带排列引起的不同静电势和电子转移的协同效应。令人兴奋的是，顺磁性气体分子如NO和NO2的吸附可以诱导表面磁性，并且这种磁性对In2Se3的铁电极化方向也很敏感，表明In2Se3可以作为阈值磁传感器或开关。此外，两个NO分子更倾向于相互铁磁耦合，居里温度与极化有关，最高可达50K，这导致了人们长期寻求的二维分子多铁性。铁电体的可控吸附行为和分子的多铁性将在气体捕获、选择性催化还原和自旋电子器件等方面得到广泛的应用。
2019-12-03 cond-mat.mtrl-sci
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
Emergent Multiferroic Altermagnets and Spin Control via Noncollinear Molecular Polarization
本研究提出分子铁电体中的涌现多铁性交变磁体，利用非共线分子极化实现自旋极化的开关与反转，并通过第一性原理验证其在有机-无机杂化钙钛矿等材料中的可行性。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Liberation of slave modes inside domain walls in multiferroic Cu-Cl boracite
畴壁（DW），对称等效铁电畴之间的二维边界，积极研究，由于他们的新的逻辑和存储器件的承诺。此外，由于它们的高迁移率和大电导率，它们可以很容易地以低能量成本创建，擦除和重塑。到目前为止，大多数工作都集中在适当的铁电体中的DW，其中主要的序参量，铁电极化，通过减少到零（伊辛型DW）或旋转（布洛赫型DW）在域中的值之间插值。在这里，我们提出了一个新的DW家庭成员与复杂的内部纹理的从属序参量内的主要序参量减少到零的墙壁。我们的第一性原理导出的模型预测单极和环形极化模式的存在。这些结果使得硼化物中复杂畴模式的大规模相场模拟成为可能，并可能激发基于不适当铁电体中畴壁的新型器件。
2020-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of Room Temperature Ferroelectricity and Ferrimagnetism in Multiferroic AlxFe2-xO3 Epitaxial Thin Films
多铁性材料开辟了在电子设备中设计新功能的可能性，具有低能耗。然而，很少有材料在室温下表现出多铁性，这对于实际使用至关重要。AlxFe_（2-x）O_3（x-AFO）薄膜属于k-Al_2 O_3家族，具有室温亚铁磁性和极性晶体结构。然而，由于薄膜电阻率低，在室温下很难实现其铁电性能。本文采用脉冲激光沉积法在SrTiO_3衬底上制备了低泄漏的x-AFO（0.5 <= x <= 1）外延薄膜<111>。磁性测量证实了室温亚铁磁性的薄膜，但居里温度被发现是由沉积条件的影响。第一性原理计算表明，铁电畴切换发生通过剪切面内的氧层，并预测了24 uC/cm 2的高极化值。然而，实际的铁电测量表明，极化是两个订单less. Presence的多个面内畴，反对相邻畴的极化切换，被认为是观察到的小极化的原因。比较介电弛豫研究和铁电表征表明，氧空位缺陷有助于畴壁运动，这反过来又有利于极化切换。
2019-03-27 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
Machine-learning-identified two-dimensional van der Waals multiferroics for four-state nonvolatile memory
College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University（深圳大学物理与光电工程学院）；International School of Microelectronics, Dongguan University of Technology（东莞理工学院微电子学院）
本研究通过机器学习与第一性原理计算识别出二维范德瓦尔斯ABC₂X₆家族的多铁候选材料，其中AuCrP₂S₆单层展现出铁磁性、大垂直极化和低铁电开关能垒，其非线性光学响应通过体光伏效应实现四态非破坏性读取。
2026-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Properties of Epitaxial Thin Films of Bi2fecro6: A Multiferroic Material Postulated by Ab-Initio Computation
本文报道了用激光烧蚀法在SrTiO_3衬底上淀积Bi_2FeCrO_6（BFCO）外延薄膜的实验结果。它已在理论上预测使用第一原理密度泛函理论，BFCO是亚铁磁性（具有磁矩的2 μ B每公式单位）和铁电（具有约80微C/cm 2的极化在0 K）。使用X-射线衍射研究的晶体结构表明，该薄膜是具有高结晶度的外延。通过X射线微区分析和X射线光电子能谱学进行的化学分析表明BFCO层中的正确阳离子化学计量比，即（Bi：Fe：Cr = 2：1：1）。横截面高分辨率透射电子显微镜图像与选定区域的电子衍射一起确认没有可识别的外来相或夹杂物的外延BFCO膜的结晶质量。压电响应力显微镜（PFM）和磁性测量表明，在室温下，BFCO的多铁性的字符被证明具有铁电性和磁滞。局部压电测量显示铁电畴的存在和它们在亚微米尺度上的开关。
2009-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Ferroelectric Switching via Local Domain Wall Motion in Multiferroic $ε$-Fe2O3 Films
铁电和多铁性薄膜中确定性的极化反转对于它们在纳米电子器件中的开发至关重要。虽然铁电性已经研究了近一个世纪，但在许多材料的文献中，矫顽场和饱和极化的报道值存在重大差异。这就提出了关于极化反转背后的原子尺度机制的问题。本文报道了室温下铁磁性和铁电性相结合的材料$ε$ -Fe_2 O_3薄膜的非常规铁电开关。高分辨率原位扫描透射电子显微镜（STEM）实验和第一性原理计算表明，在$ε$ -Fe 2 O3中的极化反转仅发生在预先存在的畴壁周围，在250 - 500 kV/cm的中等电场中触发局部畴壁运动。计算表明，在畴壁开关的激活势垒是近四分之一，对应于最有可能的过渡路径内$ε$ -Fe 2 O 3域。此外，畴壁提供对称性降低，这被证明是必要的铁电开关。$ε$ -Fe 2 O3中的局部极化反转限制了宏观铁电响应，并为如何在其他相关铁电材料中通过畴结构设计来定制铁电性能提供了重要提示。
2019-08-26 cond-mat.mtrl-sci
