研究了高磁场下铁镁矾$_2$ CoSiPDMATHABMM O $_7$单晶的磁性和介电性质。我们已经观察到有限的诱导电极化的强度沿c轴在高场,其中所有的Co自旋被强制对齐的磁场方向。自旋极化态中的诱导极化的存在以及磁化曲线中的有限斜率表明,激发态中的轨道角动量可能是其微观起源。从对称性的观点来看,没有特定磁序的场致极化的出现可以看作是二阶磁电效应。一个低磁场驱动的电极化的强度翻转由旋转场诱导,即使在室温下,已被成功地证明。
英文摘要:
The magnetic and dielectric properties of åkermanite Sr$_2$CoSi$_2$O$_7$ single crystals in high magnetic fields were investigated. We have observed finite induced electric polarization along the c axis in high fields, wherein all Co spins were forcibly aligned to the magnetic field direction. Existence of the induced polarization in the spin-polarized state accompanied with the finite slope in the magnetization curve suggests the possible role of the orbital angular momenta in the excited states as its microscopic origin. The emergence of the field-induced polarization without particular magnetic order can be regarded as the magnetoelectric effects of the second order from the symmetry point of view. A low magnetic field-driven electric polarization flip induced by a rotating field, even at room temperature, has been successfully demonstrated.
Magnetic Structure and Dielectric State in the Multiferroic Ca$_{2}$CoSi$_{2}$O$_{7}$
用中子衍射技术测定了多铁性Ca $_{2}$ CoSi $_{2}$ O $_{7}$的磁结构。多晶和单晶样品的组合实验揭示了共线反铁磁结构,其易磁化轴沿$<$ 100 $>$方向。在自旋相关的$d$ - $p$杂化机制的框架下讨论了介电状态,从而实现了反铁电结构。通过与等结构Ba $_{2}$ CoGe $_{2}$ O $_{7}$的比较,讨论了磁各向异性的起源。
Cu3Nb2O8: a multiferroic with chiral coupling to the crystal structure
通过结合体性质,中子衍射和非共振X射线衍射测量,我们证明了新的多铁性Cu $_3$ Nb $_2$ O $_8$成为极性的同时,广义螺旋磁有序的外观。电极化的方向垂直于自旋旋转的公共平面-这一观察结果与摆线多铁性的“传统”理论不一致。我们的结果是一致的宏观结构旋转,这是允许在顺磁组,和磁致结构手性之间的耦合。
Rich magnetoelectric phase diagrams of multiferroic single-crystal alpha-NaFeO2
通过磁化强度、比热、介电常数和热释电电流测量以及中子衍射实验研究了多铁性三角晶格磁体化合物α-NaFeO 2的磁性和介电性质,所述中子衍射实验使用通过水热合成方法生长的单晶。该工作产生了磁场(在单斜ab平面B_ab和沿c* 轴B_c)与温度的磁相图,其中在B_ab和沿B_c分别包括五个和六个磁有序相。通过比较不同铁电相的极化方向与磁结构的关系,我们认为用正交分量p1 ~ rij x(Si x Sj)和p2 ~ Si x Sj表示的广义逆Dzyaloshinskiii-Moriya机制可以解释不同铁电相的极化方向.基于计算,将交换相互作用的第四个最近邻(NN)耦合,我们推断,反铁磁性之间的竞争第二NN相互作用在三角形晶格平面,以及弱面间反铁磁性相互作用,负责丰富的相图α-NaFeO 2。
Coupled Magnetic and Lattice Excitations in Multiferroic Ba3HoRu2O9: Insights from Neutron Scattering, Raman Spectroscopy, and Machine-Learned Phonon Calculations
Rajiv Gandhi Institute of Petroleum Technology(Rajiv Gandhi石油技术学院);ISIS Neutron and Muon Source, STFC, Rutherford Appleton Laboratory(ISIS中子与缪子源,STFC,卢瑟福阿普顿实验室);School of Physical Sciences, Indian Institute of Technology Goa(印度理工学院果阿分校物理科学学院);UGC - DAE Consortium for Scientific Research Mumbai Centre, Bhabha Atomic Research Centre(UGC-DAE科学研究中心孟买中心,巴哈原子研究中心);Highly Correlated Matter Research Group, Physics Department, University of Johannesburg(约翰内斯堡大学高度关联物质研究组物理系)
Gigantic magnetoelectric effect caused by magnetic-field-induced canted antiferromagnetic-paramagnetic transition in quasi-two-dimensional Ca$_2$CoSi$_2$O$_7$ crystal
研究了Ca $_2$ CoSi $_2$ O $_7$晶体的磁性和介电性能。Ca $_2$ CoSi $_2$ O $_7$的介电性和磁性在倾斜反铁磁转变温度($T_{\rm N}$)以下强烈耦合:磁场在低于$T_{\rm N}$的温度下诱导电极化的强度。有趣的是,即使没有极化电场,也能检测到磁场诱导的电极化的强度。在$T_{\rm N}$以下,由磁场诱导倾斜的反铁磁-顺磁转变。在$T_{\rm N}$周围观察到大的磁电容。大的磁电容是由磁场引起的反铁磁-顺磁转变引起的。
Phase transitions in multiferroic BiFeO3 crystals, thin-layers, and ceramics: Enduring potential for a single phase, room-temperature magnetoelectric 'holy grail'
Magnetic and dielectric properties of A2CoSi2O7 (A=Ca, Sr, Ba) crystals
我们研究了$A_2$ CoSi $_2$ O $_7$($A$ =Ca,Sr,Ba)晶体的磁性和介电性能,该晶体由CoO $_4$和SiO $_4$四面体通过角部相互连接而成二维网络.在Ca $_2$ CoSi $_2$ O $_7$中,在5.7 K下发生弱铁磁转变,其中平行于c轴的介电常数显示伴随的异常。在5.7 K以下观察到大的磁电容效应,在5.1 K时$Δ\varepsilon (H)/\varepsilon (0) \equiv [\varepsilon (H)-\varepsilon (0)]/\varepsilon (0)$达到13%.这些结果表明在Ca $_2$ CoSi $_2$ O $_7$中磁性和介电性之间存在强耦合。Sr $_2$ CoSi $_2$ O $_7$表现出与Ca $_2$ CoSi $_2$ O $_7$类似的磁电行为。相反,在Ba $_2$ CoSi $_2$ O $_7$中,其具有与Ca $_2$ CoSi $_2$ O $_7$不同的SiO $_4$和CoO $_4$四面体排列,几乎观察不到磁电容。$A_2$ CoSi $_2$ O $_7$的准二维晶体结构是其磁电容效应的关键。
Magnetoelectric Properties of (Ca$_{1-x}$Sr$_{x}$)$_2$CoSi$_2$O$_7$ Crystals
研究了准二维结构的(Ca $_{1-x}$ Sr $_{x}$)$_2$ CoSi $_2$ O $_7$($0\leq x\leq 1$)晶体的磁电性质。在5.6K时,CaPDMATHABMOCoSiPDMATHABMOOPDMATHABMP($x=0$)发生了倾斜的反铁磁转变.转变温度$T_{\rm N}$随Sr含量的增加而升高,磁化强度和介电常数的上升幅度也增大。由于介电常数在$T_{\rm N}$处显示出大的变化,并且在$T_{\rm N}$以下观察到磁电容效应,因此在(Ca $_{1-x}$ Sr $_{x}$)$_2$ CoSi $_2$ O $_7$中磁性和介电性之间的耦合强。Sr取代降低了正的磁电容,在$x\geq 0.5$中没有观察到。即,$x\geq 0.5$化合物不显示磁场诱导的电极化。另一方面,负的磁电容增强Sr取代。
Investigation of the crystal and magnetic structures of the trigonal multiferroic iron-boracite Fe3B7O13(OH)
本文用中子衍射方法研究了三方晶系铁硼石Fe_3B_7O_(13)X(X = OH)的晶体结构和磁性。中子衍射使我们能够找到羟基的氢原子,并确定磁性基态的这个成员的多铁性硼酸盐家庭。没有证据表明磁有序状态的单斜畸变。磁对称性允许磁电和铁电性质。TN的氮平衡温度为4.86(4)K,证实了硼质岩中TN从X = I > Br > Cl > OH降低的总趋势。令人惊讶的是,虽然Fe 3 B 7 O 13 OH在Fe 3 B 7 O 13 X系列中表现出与$|θ/T_N| = 5.6$的最大挫折,但使用中子衍射未发现磁矩的降低。
Synthesis and characterization of multiferroic BiMn$_7$O$_{12}$
我们报道了BiMn $_7$ O $_{12}$的高压合成,这是一种具有“四重钙钛矿”结构的锰氧化物。单晶样品的结构表征表明,由于$6s^{2}$孤对的存在,Bi原子周围的扭曲和不对称的配位,导致非中心对称空间群Im,导致永久的电偶极矩和铁电性质。另一方面,磁性表征揭示了反铁磁转变,在协议的同构化合物,从而证明了两个内在的属性,使BiMn $_7$ O $_{12}$一个有前途的多铁性材料。
通式为$AM$ Si $_2$ O $_6$($A$ =一价或二价金属,$M$ =二价或三价金属)的辉石被证明是一类新的多铁性材料。特别地,我们已经发现到目前为止,NaFeSi $_2$ O $_6$在低于$\simeq 6$ K的磁有序状态下变成铁电体。类似地,在Li同系物LiFeSi $_2$ O $_6$($T_C \simeq 18$ K)和LiCrSi $_2$ O $_6$($T_C \simeq 11$ K)中也检测到磁驱动铁电性。在所有这些单斜晶系中,电极化的强度都能被磁场强烈地改变。测量的磁化率,热释电流和介电常数(和它们对磁场的依赖性)使用霓石(NaFeSi $_2$ O $_6$)的天然晶体和合成晶体的LiFeSi $_2$ O $_6$和LiCrSi $_2$ O $_6$从熔体溶液中生长。对于NaFeSi $_2$ O $_6$,提出了NaFeSi $_2$ O $_6$的温度-磁场相图.交换常数的计算基于{ \it ab initio}能带结构计算。螺旋磁结构所造成的挫折起源的多铁性行为的可能性进行了讨论。我们建议,其他辉石也可能是多铁性的,这个家庭的多功能性提供了一个特殊的机会,研究一般条件和磁驱动铁电性的机制。