New iron-based multiferroics with improper ferroelectricity
在这篇关于磁电材料及其应用的特刊中，我们着重介绍了作者近年来在理论上预测和/或实验上发现的一些单相多铁性材料。在这些材料中，铁是常见的核心元素。然而，这些材料在概念上不同于大多数研究的BiFeO $_3$，因为它们的铁电性是不合适的。我们综述的材料并不是简单地重复一种磁电机制，而是涵盖了反常铁电性的多个分支，包括磁驱动铁电体、几何铁电体以及电荷有序驱动的电子铁电体。从这个意义上说，这些铁基反常铁电体可以成为探索多铁性和磁电性综合物理学的一个有趣的游乐场。此外，铁的$3d$轨道的独特性质使其某些磁电性质与广泛研究的Mn基反常多铁性相比非常突出。此外，这些材料建立了多铁性材料与其他功能材料领域的交叉，扩大了多铁性材料的应用范围。
2018-04-30 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
Magnetodielectric effect without multiferroic coupling
磁介电（磁电容）效应的存在通常被用作新材料系统中多铁性行为的测试。然而，强磁介电效应也可以通过磁阻和麦克斯韦-瓦格纳效应的组合来实现，与多铁性耦合无关。这种电阻性磁电容不需要多铁性材料的事实对于一些实际应用可能是有利的。相反，这也意味着磁电容本身不足以建立多铁性耦合。
2005-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneous Magnetoelectric Effect on Defect in Multiferroic Material: Symmetry Prediction
研究了多铁性材料晶格缺陷处磁化强度分布不均匀性（0度畴壁）的非均匀磁电效应。使用基于磁对称性的预测其体积中的电极化分布。结果发现，具有任何对称性的磁化分布不均匀性产生电极化。在微磁结构手性的范围内对结果进行了系统化。结果表明，所有具有非时不变手征的0度畴壁具有相同类型的磁化强度和极化强度的空间分布。
2010-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Unfolding of vortices into topological stripes in a multiferroic material
多铁性六方RMnO 3（R=稀土）晶体表现出密集的网络的涡线在六个域壁合并。虽然畴壁可以很容易地用外加电场移动，但涡核迄今为止是不可能控制的。我们的实验表明，剪切应变诱导的马格努斯型力拉涡旋和反涡在相反的方向和展开到一个拓扑条纹域状态。我们讨论了这种效应与超导体和超流体中的电流驱动的涡旋动力学之间的类比。
2014-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Four-coloured Spin-wave Excitations in Multiferroic Materials
光磁电效应是多铁性材料中自旋激发的固有属性，与光-物质相互作用仅由介电常数和磁导率表示的传统材料相比，其光学性质急剧改变。我们对多铁性Ca 2CoSi 2 O 7和Ba 2CoGe 2 O 7在THz光谱范围内进行的偏振吸收实验表明，这种磁电自旋激发显示出四色性，即它们对于光束的两个传播方向（向前或向后）和两个正交偏振的所有四种组合都具有不同的颜色。我们发现，正交色性可以产生奇特的光学性质，如单向透明和零反射的这些激发，这可以打开一个新的视野，在光子学。单向透明性也与静态磁电现象有关，因此，这些光学研究可以为系统合成具有大直流磁电效应的新材料提供指导。
2013-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic RMnO3 thin films
在过去的几十年里，由于期望不同铁性有序之间的潜在耦合可以激发新的应用和新的器件概念，多铁性材料受到了惊人的关注。因此，一个新的知识耦合机制和材料科学显着出现。多铁性RMnO 3钙钛矿是这一进展的核心，提供了一个合适的平台来定制自旋-自旋和自旋-晶格相互作用。从应用的角度来看，多铁性材料的薄膜的开发也取得了巨大的进展，如今薄膜锰氧化物具有模仿体相化合物的性质。本文综述了RMnO_3六方和正交外延薄膜的制备、磁性和铁电性能的研究进展，讨论了一些具有挑战性的问题，并对今后的研究和发展提出了一些建议。
2015-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic hexagonal ferrites (h-RFeO$_3$, R=Y, Dy-Lu): an experimental review
六方晶系铁氧体（h-RFEO $_3$，R=Y，Dy-Lu）是近年来发现的一类新的多铁性复合氧化物。同时存在的自发电场和磁场极化使h-RFEO $_3$在低温下成为稀有铁电铁磁体。加上室温多铁性和预测的磁电效应，h-RFEO $_3$是有前途的多铁性应用材料。本文综述了h-RFEO $_3$的结构、铁电、磁性和磁电性能。由于薄膜的生长是制备高质量单晶材料研究本征性质的关键，因此也讨论了它。
2014-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Possible persistence of multiferroic order down to bilayer limit of van der Waals material NiI$_{2}$
在二维空间中实现物质状态已经多次被证明是发现新物理现象的新途径。范德华（vdW）材料一直是这些现在广泛的研究活动的中心。它们提供了一种简单地通过机械剥离产生单层物质的自然方式。这项工作表明，可能的多铁性状态与共存的反铁磁和铁电秩序可能持续到双层片状的NiI $_{2}$。利用光学二次谐波产生技术，成功地追踪了由摆线自旋序引起的铁电序的大小和方向。可能的多铁性态的转变温度从体相的58 K降低到双层膜的20 K左右。我们的观察将刺激广泛的努力，以证明多功能的vdW材料，这主要是通过使用单铁性的异质结构，直到现在。
2021-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Two-Dimensional Multiferroicity in van der Waals CuCrP2S6 Layers
多铁性材料在高密度非易失性存储等新型磁电器件中具有潜在的应用前景。近几十年来，对多铁性材料的研究主要集中在三维材料上。然而，三维材料在纳米尺度的薄膜中存在着悬挂键和量子隧穿效应。二维（2D）材料可能为这些问题提供一个优雅的解决方案，因此需求量很大。使用第一性原理计算，我们预测的铁磁性和驱动铁电性在单层，甚至几层的CuCrP2S6。虽然单层膜的铁电相的总能量高于反铁电相的总能量，但通过施加大的电场可以实现铁电相。根据我们的计算，除了常见的多铁性材料的自由度外，谷自由度也是极化的。计算结果表明，自旋、电偶极子和谷是相互耦合的。在实验中，我们在室温下观察到了几层CuCrP2S6（厚度约13 nm）的面外铁电性。在10 K下，从大量堆叠的纳米片的磁滞回线推断出了少量层的二维铁磁性。实验结果很好地支持了我们的计算。我们的发现可能为进一步的器件应用提供一系列二维材料。
2019-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Colossal Spin-Phonon Anomalies and the Ferroelectric Phase Transition in the Model Multiferroic Bifeo3
本文报道了多铁性材料铁酸铋BiFeO_3（BFO）的变温拉曼和中子散射研究。
2005-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Switching of magnons by electric and magnetic fields in multiferroic borates
磁性的电调控是材料研究的一个关键问题。为了满足现代电子学的要求，这些过程必须转移到高频。在多铁性材料中，这可以通过电和磁控制其基本激发来实现。在这里，我们确定在多铁性铁硼酸盐，同时对外部电场和磁场敏感的磁振动。SmFe3（BO3）4在外场中对太赫兹辐射的调制几乎达到100%。高灵敏度可以解释的自旋取向的修改，控制在多铁性硼酸盐的激发条件。这些实验证明了通过外部电场和磁场独立地改变材料的太赫兹磁性的可能性。
2017-12-10 cond-mat.mtrl-sci
PbTi1-xPdxO3: A New Room-temperature Magnetoelectric Multiferroic Device Material
在过去的几年里，有大量的关于铋铁氧体（BiFeO 3）的论文，试图开发其室温磁电多铁性。虽然这些都是有吸引力的，BiFeO 3是不是理想的多铁性，由于弱磁化和限制漏电流的困难。因此，人们正在寻找替代品，包括镓铁氧体（GaFeO 3）等材料。在目前的工作中，我们报告了一个全面的研究钙钛矿PbTi 1-xPdx O3（0 < x < 0.3）。我们的研究包括介电，阻抗和磁化测量，电导率分析和研究的结晶相存在于样品中，特别注意到次要相，确定为PdO，PbPdO 2，和Pd 3 Pb。这项工作在两个方面是显着的：Pd很难取代ABO 3钙钛矿氧化物（在那里它可能是有用的催化），Pd是磁性的，只有在不寻常的条件下（在应变或内部电场）。该新材料作为PZT的衍生物，有望具有比BiFeO 3更强的压电性能。
2017-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Spintronic Functionalities in Multiferroic Oxide-based Heterostructures
同时显示电磁长程序的材料系统的列表很短。然而，氧化物集中了许多多铁性的例子，在某些情况下，具有大的磁电耦合。因此，一个富有成果的研究领域已经出现的同时巩固自旋电子学。多铁性和自旋电子学之间的协同作用是不可避免的，因此多铁性材料中自旋电子功能的表征是相当丰富的。本章的目的是审查氧化物异质结构的磁电耦合证明通过自旋电子功能（即磁阻，各向异性磁阻，巨磁阻或隧道磁阻）。
2017-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Simultaneously Magnetic- and Electric-dipole Active Spin Excitations Govern the Static Magnetoelectric Effect in Multiferroic Materials
我们推导出一个求和规则，证明静态磁电（ME）效应是由光学跃迁，同时激发通过光的电和磁分量。通过对磁点群的系统分析，我们证明了ME求和规则适用于包括ME多铁性化合物在内的各种非中心对称磁体。由于动态ME效应，这些材料中的光学激发可以表现出方向二向色性，即对于反向传播的光束，吸收系数可以不同。根据ME求和规则，材料的线性ME效应的大小主要由其低能光激发的方向二色性决定。应用求和规则的多铁性Ba $_2$ CoGe $_2$ O $_7$，Sr $_2$ CoSi $_2$ O $_7$和Ca $_2$ CoSi $_2$ O $_7$表明，在这些化合物中，静态ME效应主要由GHz-THz光谱范围内的自旋波激发的方向二向色性决定。在此基础上，我们认为，方向二向色性的研究和ME求和规则的应用可以促进具有大静态ME效应的新材料的合成。
2014-01-14 cond-mat.mtrl-sci
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
Giant non-reciprocal band structure effect in a multiferroic material
本研究通过密度泛函理论计算与对称性分析，发现多铁相EuO中存在由自旋-轨道耦合催生的巨型可切换非互易能带效应，其带来的体光伏响应远高于其他氧化物，该效应或普遍存在于多铁、磁电材料中。
2025-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Topological skyrmions in monolayer multiferroic MoPtGe2S6
本文通过第一性原理计算与微磁学模拟，揭示单层多铁性MoPtGe2S6在零磁场下可稳定拓扑斯格明子，并可通过电场和磁场调控其手性、磁化方向、拓扑电荷及尺寸，为电子调控自旋电子器件提供新途径。
2024-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of Magnetoelectric Multiferroic Janus Monolayers VOXY(X/Y = F, Cl, Br, or I, and X$\not=$Y) with in-plane ferroelectricity and out-of-plane piezoelectricity
本文通过打破 VOX₂ 的面外对称性设计并预测 VOXY Janus 单层，比较其结构、磁性、铁电及压电性质，发现四种材料具有显著面外压电极化。
2022-08-30 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure cupric oxide: a room-temperature multiferroic
多铁性材料，其中铁电和磁有序共存，是发展的多态存储器器件，允许电写入和非破坏性的磁读出操作的基本兴趣。最大的挑战是制造在室温下工作并具有大铁电极化P的多铁性材料。氧化铜CuO由于其大P ~ 10^{2} μC.m^{-2}而有希望，但不幸的是仅在20 K的温度范围内（从210到230 K）是多铁性的。在这里，使用结合的密度泛函理论和蒙特卡罗计算，我们建立了压力驱动的相竞争诱导的CuO的多铁性相，在20-40 GPa变得稳定在一个域大于300 K，从0到T > 300 K的巨稳定。因此，在高压下，CuO被预测为具有大极化的室温多铁性。
2013-09-01 cond-mat.mtrl-sci
CuBr2-A New Multiferroic Material with High Critical Temperature
首次报道了一种新的多铁性材料CuBr_2。CuBr 2不仅具有高的转变温度（接近液氮温度），而且具有低的介电损耗和强的磁电耦合。这些发现揭示了阴离子效应在这些低维自旋体系中寻找高温多铁性材料的重要性。
2012-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Multiferroic materials for spin-based logic devices
基于自旋波的逻辑器件提供了避免耗散机制的潜力，耗散机制限制了基于移动电子的电荷或自旋的器件。多铁性磁电体是结合铁电和磁序的材料，其允许使用所施加的电场直接切换磁序并因此切换自旋波性质。极化和磁矩之间的内在耦合，在这些多铁性材料中产生的强电子相关性，被认为是提供新的方法来自旋波注入和自旋波开关使用施加的电压，没有外部磁场。这些影响出现在现象学朗道理论的耦合电子和磁订单在多铁性BiFeO3，并发现微妙地依赖于这种材料的结晶和薄膜状态之间的差异。
2008-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant directional birefringence in multiferroic ferroborate
许多技术应用是基于材料的电或磁顺序，例如磁存储器。多铁性材料是同时表现出电有序和磁有序的材料。由于电和磁效应的耦合，这些材料显示出控制电和磁的强大潜力，更一般地说，控制光的性质和传播。方向各向异性是多铁性中最吸引人和最违反直觉的结果之一，即光传播相对于传播方向的不对称性。对于光的向前和向后传播，材料中的吸收可能不同，这在极端情况下可能导致在一个方向上完全抑制吸收。多铁性中另一个显著的效应是方向性双折射，即不同传播方向的光速不同。在本文中，我们证明了巨定向双折射的多铁性钐铁硼酸盐。这种效应在毫米波长范围内的线性偏振光中很容易观察到，并且在非常低的频率下仍然存在。在一个方向上可以控制和完全抑制接近于电磁振子共振的色散和吸收。因此，钐铁硼酸盐是一种通用的光学控制工具：与磁场作为外部参数，它允许两个功能之间的切换：偏振旋转和方向各向异性。
2015-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-low-field magneto-elastocaloric cooling in a multiferroic composite device
用于磁热、弹性热和电热冷却的热材料的出现正在改变固态冷却技术的前景，其具有用于高效和环境友好的住宅和商业冷却以及加热应用的潜力。考虑到热材料是在室温附近经历第一（或第二）阶转变的铁性材料，它们为新颖的多铁性器件开辟了有趣的可能性，这些器件具有迄今为止未开发的功能，通过复合配置将其热性能与不同的场（磁场，电场和应力）耦合。在这里，我们证明了一个复合磁弹性热效应与超低磁场（0.16 T）在一个紧凑的几何形状，以产生一个冷却温度变化高达4 K使用磁致伸缩/超弹性合金复合材料。这种复合系统可用于规避现有技术的缺点，例如需要用于弹性热材料的高应力致动机构和磁热材料的高磁场要求，同时实现新的应用，例如紧凑的远程冷却装置。
2018-03-31 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 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
The 10% Gd and Ti co-doped BiFeO$_3$: A promising multiferroic material
在本研究中，合成了未掺杂的BiFeO $_3$、Gd掺杂的Bi $_{0.9}$ Gd $_{0.1}$ FeO $_3$和Gd-Ti共掺杂的Bi $_{0.9}$ Gd $_{0.1}$ Fe $_{1-x}$ Ti $_x$ O $_3$（x = 0.10，0.20）材料以报道它们的多铁性。采用Rietveld精修法对这些多铁性陶瓷进行了结构分析和物相鉴定。Rietveld分析已经证实，与所研究的其它组合物相比，10% Gd-Ti共掺杂的Bi $_{0.9}$ Gd $_{0.1}$ Fe $_{0.9}$ Ti $_{0.1}$ O $_3$样品的相纯度高。该特定组合物的主相为菱形\textit{R3c}型结构（重量% $>99\%$），具有可忽略量的杂质相。在表征方面，我们通过施加比先前报道的调查中应用的高得多的磁场来解决这种共掺杂陶瓷系统的磁性能。温度和最大外加磁场对它们的磁化行为的依赖关系也进行了研究。此外，漏电流密度已被测量，以探讨其对该多铁性系统的铁电性能的影响。研究结果表明，在BiFeO $_3$中分别用10%的Gd和Ti取代Bi和Fe，可显著提高其多铁性。该特定组合物的改进的性质与均匀减小的晶粒尺寸、杂质相的显著抑制和漏电流密度的减小相关，这通过极化对电场磁滞回线测量进一步证实。
2016-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Advances in ab-initio theory of Multiferroics. Materials and mechanisms: modelling and understanding
在多铁性（表现出磁性和铁电性共存的化合物）的大类中，我们专注于“不适当的电子铁电体”的子类，即电子自由度（如自旋，电荷或轨道）驱动铁电性的相关材料。特别是，在自旋诱导铁电体中，不仅存在两种有趣的磁序和偶极序的{ \em共存};相反，存在一种紧密的联系，一种驱动另一种，这表明了巨大的磁电耦合。通过基于密度泛函理论的第一性原理方法，我们回顾了几种化合物的多铁性的微观机制，从过渡金属氧化物到有机多铁性（MFs），再到有机-无机杂化物（即金属-有机骨架，MOFs）。
2012-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetic Magnetoelectric and Magnetoelastic Properties of new multiferroic material NdFe3(BO3)4
在4.2-50 K温度范围内，在高达230 kOe的强脉冲磁场中，对钕铁硼硼酸盐NdFe_3（BO_3）_4沿不同晶向的磁性、磁电性和磁弹性进行了复杂的实验和理论研究。已经发现，钕铁硼酸盐以及钆铁硼酸盐是多铁性的。它具有大得多的电极化的强度（大于3 × 10^（-4）C/m^2），由磁场和巨二次磁电效应控制。稀土和铁子系统（~50 kOe）之间的交换场已确定的第一次从实验数据。基于晶体中Nd离子的磁对称性和量子特性的理论分析解释了强磁场中硼酸钕铁的磁电和磁弹性质的异常行为以及它们之间的相关性。
2006-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Role of rare-earth ionic radii on the spin-phonon coupling in multiferroic ordered double perovskites
本文利用拉曼光谱研究了稀土离子半径对RE_2NiMnO_6双钙钛矿中自旋-声子耦合的影响。用低温拉曼光谱研究了致密Nd_2NiMnO_6和Gd_2NiMnO_6陶瓷中的自旋-声子。与其他同构化合物相比，观察到的耦合的幅度表明，它是不受稀土离子半径的影响，以及在铁磁相的伸缩声子的位置与非谐贡献的偏差遵循幂律。
2014-09-19 cond-mat.mtrl-sci
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
Structural, dielectric and magnetic properties of multiferroic (1-x) La0.5Ca0.5MnO3-(x) BaTi0.8Sn0.2O3 laminated composites
高性能的无铅多铁性复合材料有望取代铅基陶瓷应用于多功能器件。由铁电和铁磁材料制备层状化合物。在这项工作中，我们提出了层状陶瓷化合物，考虑铁磁La 0.5Ca 0.5MnO 3（LCMO）和铁电BaTi 0.8Sn 0.2O 3（BTSO）在两个不同的比例。通过溶胶-凝胶法合成化合物（1-x）LCMO-（x）BTSO，其中x=1和0（纯材料），并且通过使用银浆技术焊接适当质量比的每种纯材料来制备x=0.7和0.5（叠层）化合物。对这些样品进行了结构、介电、铁电、微结构和磁性表征。X射线散射结果显示纯钙钛矿相，证实了LCMO和BTSO的成功形成。SEM照片显示界面为层状结构，界面质量良好。层状复合材料表现出以铁电和铁磁磁滞回线为特征的多铁性。此外，在层状复合材料样品的介电常数的提高主要归因于麦克斯韦-瓦格纳极化。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Multiferroicity
在材料中诱导多铁性的吸引人的机制是通过空间变化的磁化产生电极化的强度，所述磁化通过自旋-轨道相互作用耦合到晶格。在这里，我们描述的倒数效应，其中一个随时间变化的电极化的强度诱导磁化，即使在没有现有的自旋结构的材料。我们开发了一种形式主义的情况下，这种动态的多铁性效应的偏振来自光学声子，并计算的声子塞曼效应，这是固体状态下的等效分子中的振动塞曼效应的强度，使用密度泛函理论。我们进一步表明，最近观察到的行为-磁振子的光驱动声子的共振激发-描述的形式主义。最后，我们讨论的情况下，不是由晶格动力学驱动的例子和解释的Dzyaloshinskiii-Moriya型电磁振子的激发和逆法拉第效应的动态多铁性的观点。
2017-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Royal Society Inaugural Article Perspective: Multiferroics Beyond Electric-Field Control of Magnetism
多铁性材料以其磁性和铁电性的结合和耦合，为研究新的物理和化学提供了一个平台，也为开发新的器件和技术提供了一个平台。基于我2017年7月的英国皇家学会就职演讲，我回顾了最近的进展，并提出了多铁性的基本原理和应用的未来方向，重点是电场控制磁性的核心活动之外的意外发展。
2021-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Multiferroic Semiconductors with Coexisting Ferroelectricity and Ferromagnetism
低维多铁性虽然在自然界中非常罕见，但由于基础和技术利益而引起了人们的极大关注。利用第一性原理密度泛函理论，我们证明了单层过渡金属磷硫族化合物（TMPC）- CuMP $_2$ X $_6$（M=Cr，V; X=S，Se）中铁磁性和铁电性可以共存.这些范德华层状材料代表了一类同时具有铁电和铁磁有序的2D多铁性半导体。在这些单层材料中，Cu原子自发地远离中心原子平面，引起沿平面法线的非平凡电偶极矩。此外，它们的铁磁性来源于Cr/V原子间的间接交换作用，而它们的面外铁电性则暗示了外部垂直电场控制电极化的强度的可能性。因此，单层半导体TMPC提供了固态2D材料平台，用于实现用顶部和底部电极图案化的2D纳米级开关和存储器器件。
2018-07-07 cond-mat.mtrl-sci
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
Real-Space Magnetic Imaging of the Multiferroic Spinels MnV2O4 and Mn3O4
控制材料中的多铁性行为将使各种技术应用的发展成为可能。然而，在大多数材料中，驱动多铁性行为的确切机制还没有很好地理解。两种这样的材料是尖晶石MnV 2 O 4和Mn 3 O 4，其中机械应变被认为在确定磁性行为中起作用。大量的研究MnV 2 O 4产生了相互矛盾的和不确定的结果，部分原因是存在的介观尺度的磁不均匀性，这使得解释散装测量。为了研究锰基尖晶石材料的亚微米尺度磁性，我们对受到不同程度机械应变的MnV 2 O 4样品进行了磁力显微镜（MFM）。我们还使用了晶粒映射技术进行空间注册MFM Mn 3 O 4。这些局部研究揭示了这两种材料的磁结构中100 nm尺度的“条纹”调制。在MnV 2 O 4中，这些条纹的磁化强度估计为Mz $\approx$ 105 A/m，这与先前报道的饱和磁化强度相当。在强磁场中冷却仅消除了低应变MnV 2 O 4样品中的条纹图案。纳米级磁结构的不均匀性，是非常容易受到磁场控制在这些材料的发现，需要修改的理论建议和重新解释的实验数据，这些锰基尖晶石的低温相和磁场可调性能。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Role of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction in multiferroic perovskites
以钙钛矿型多铁性RMnO_3（R = Gd，Tb，Dy）为指导，我们认为Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya）为铁电性和非公度磁性的共存和强耦合提供了微观机制.我们用蒙特卡罗模拟和零温精确计算研究了一个包含双交换、超交换、Jahn-Teller和N-S项的模型。相图中包含一个多铁性相之间的A和E反铁磁相，在良好的协议与实验。
2006-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio investigation of Fe$^{2+}$/Fe$^{3+}$ dimerization and ferroelectricity in multiferroic magnetite: role of electronic correlations
基于从头算密度泛函理论，我们研究了具有$P2$对称性的电荷有序Fe $_{3}$ O $_{4}$的Fe $^{2+}_{B}$ /Fe $^{3+}_{B}$二聚化和铁电性的微观机理.除了简单的位间库仑排斥外，还引入了量子杂化效应来解释Fe $^{2+}_{B}$ /Fe $^{3+}_{B}$键的二聚化.基于广义梯度近似+ Hubbard $U$（GGA+ $U$）方法的结果表明，非中心对称的$P2$磁铁矿沿$b$晶轴具有有限的铁电极化.从$U$的极化依赖性，我们得出结论，在$P2$ Fe $_{3}$ O $_{4}$的铁电性的起源在于最近提出的“中间位置/键中心电荷有序”。
2009-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale visualization of multiferroicity in monolayer NiI$_2$
本研究利用扫描隧道显微镜和密度泛函理论计算，在原子尺度上直接探测并表征了单层NiI$_2$中的II型多铁序，并通过电场操控验证了其磁电耦合，为微观磁电效应分析提供了新视角。
2023-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Optics Driven Phase Transition in Two-Dimensional Multiferroics
位移马氏体相变在具有快速开关速度的基于半导体的数据存储应用中具有潜在的前景。除了传统的相变材料外，最近发现的二维铁电材料由于其快速的铁电开关动力学特性而受到广泛关注，这将极大地提高数据存储密度和读写速度。在这项研究中，我们提出了一个太赫兹激光与中等强度和选定的频率可以触发铁性有序开关的二维多铁性，这是一个无损伤的非接触的方法。通过第一性原理计算，我们从理论上和计算上研究了两种实验制备的多铁性（铁电和铁弹）材料\b{eta} -GeSe和α-SnTe单层的光致电子、声子和力学响应.我们表明，不同的取向变量的相对稳定性，可以有效地操纵通过太赫兹激光，这是选择性和强烈耦合的横向光学声子模式的偏振方向。从一种取向变体到另一种取向变体的转变可以是无势垒的，表明超快转变动力学和常规成核-生长相变过程是可以避免的。
2020-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Decoupled Strain Response of Ferroic Properties in Multiferroic VOCl2 Monolayer
二维磁电多铁性材料是一种具有良好应用前景的小型化逻辑和存储器件材料。在这里，我们探讨了应变工程的有效性，最近预测的2D反铁磁铁电，VOCl 2单层的性能调整。有趣的是，我们发现，磁有序和电极化的强度可以独立地调整使用沿不同的面内晶格矢量的单轴拉伸应变。沿晶格矢量b的4%的拉伸应变引起从具有面外磁化的反铁磁（AFM）基态到具有面内磁化的铁磁（FM）基态的转变。另一方面，沿晶格矢量a的张应变增强了自发电极化的强度，而不影响磁有序。单分子膜在拉伸应变下保持动态稳定，这进一步有助于提高铁磁性和铁电性的居里温度。这种应变可调的多铁性材料为下一代纳米电子器件带来了巨大的希望。
2021-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxially Strained BiMnO3 Films: High-Temperature Robust Multiferroic Materials with Novel Magnetoelectric Coupling
铁电和铁磁有序共存的多铁性材料是磁电应用的理想材料。不幸的是，只有很少的铁电-铁磁多铁性（具有低磁临界温度）被发现。在这里，我们进行第一性原理计算的外延应变沿赝立方[001]方向生长的BiMnO 3薄膜的性能的影响进行调查。与具有中心对称C2/c空间群的体相基态不同，拉伸外延应变稳定了具有大极化（P > 80 μC/cm 2）和高居里温度（Tc预计在169 K和395 K之间）的铁磁和铁电Cc态。更重要的是，在多铁性Cc态中存在一种新颖的本征磁电耦合，易磁化轴可由外部电场控制。
2013-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence for Multiferroicity in Single-Layer CuCrSe$_2$
本研究发现单层CuCrSe$_2$具有室温铁电性和120 K铁磁性的高温多铁性，其铁磁耦合由铁电诱导的Cr原子轨道偏移增强，为二维多铁研究及器件开发提供了新平台。
2024-05-19 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
Tuning order-by-disorder multiferroicity in CuO by doping
高居里温度的多铁性化合物CuO具有准方生磁基态，这使得它易于通过所谓的"有序-无序“机制进行操纵。补充有蒙特卡罗模拟的第一原理计算和实验表明，等价掺杂允许稳定原始材料相图的非铁电区域中的多铁性相，其中实验用5%的Zn掺杂达到铁电温度窗口的250%加宽。我们的研究结果验证了准生基态在高温下促进CuO多铁性的重要性，并为新的多铁性材料的材料工程开辟了一条道路。
2014-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mn3TeO6 - A New Multiferroic Material with Two Magnetic Substructures
通过对Mn 3 TeO 6的磁化率、介电常数、电极化的强度和比热的测量，发现了Mn 3 TeO 6的自旋诱导铁电性和磁电耦合，并观察到了两个连续的低温磁转变.在23 K以下出现非铁电中间磁态，在21 K以下出现多铁性基态。此外，Mn 3 TeO 6是多铁性材料的候选者，其中两种类型的无公度自旋结构，摆线和螺旋，共存。理论上，这两种自旋亚结构可能通过不同的机制对宏观电极化的强度作出贡献。
2015-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroic materials and magnetoelectric physics: symmetry, entanglement, excitation, and topology
多铁性是指具有一个以上铁性序的材料，而磁电性是指磁性和电性之间的相互耦合。多铁性学科在21世纪的头十年里空前活跃，已成为凝聚态物理和材料科学的热门学科之一。在过去的十年中，一系列里程碑式的进展使我们对多铁性物理的理解变得更加全面和深刻，这进一步推动了这一令人兴奋的领域的研究前沿。随着更多的多铁性材料的出现和磁电性能的提高，其应用越来越近。虽然有关于2010年之前主要进展的开创性审查文章，但必须更新审查报告，介绍2010年以来取得的新成就。本文简要介绍了多铁性和磁电性的基本知识，总结了近六年来多铁性，特别是磁电性及其相关物理的重要研究活动。我们不仅考虑单相多铁性，而且考虑多铁性异质结构。我们解决有关磁电耦合的物理机制，使这个不同的学科的骨干可以突出。一系列关于晶格对称性，磁有序，铁电产生，电磁子激发，多铁性畴结构和畴壁动力学，以及多铁性异质结构中的界面耦合的问题，将在一个更新的物理框架中重新讨论。此外，一些新兴的现象和相关的物理，包括磁skyrmions和一般的拓扑结构与磁电将被讨论。
2016-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Synthetic Multiferroic Interconnects for Magnetic Logic Circuits
在这项工作中，我们考虑使用合成多铁性材料，包括压电和磁致伸缩材料作为纳米磁逻辑电路的互连的可能性。所提出的互连类似于填充有压电体的平行板电容器，其中一个板由磁致弹性材料制成。互连件的操作基于应力介导的各向异性调制的效应，其中跨压电材料施加的电场产生应力，这反过来又影响磁致伸缩材料中的各向异性场。我们提出的数值模拟的结果，说明通过互连信号传播。该模型结合了电和磁部分，其中电部分描述了通过压电体的电场的分布，磁部分描述了磁致弹性层中磁化强度的变化。该模型基于Landau-Lifshitz-Gilbert方程，并考虑了与电场相关的各向异性项。电磁耦合的利用使得可以在磁信号传播期间经由从电域到磁畴的能量转换来放大磁信号。潜在地，合成多铁性互连可以在各种基于自旋的设备中实现，以确保可靠且低能耗的数据传输。根据估算，磁信号的群速度可达100 km/s，每100 nm每比特的能量耗散小于a J。文中还讨论了该方法的基本局限性和实际应用中的不足。
2013-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Perspective on 2D perovskite ferroelectrics and multiferroics
本文综述无机二维钙钛矿铁电体与多铁体的进展，重点梳理非常规铁电性及新型磁电耦合机制，并指出面临的挑战与未来方向。
2024-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Giant texturing effect in multiferroic MnWO$_4$ polycrystals
多年来开发了纹理化多晶材料的不同方法，以相对容易地使用/探测各向异性材料性质，其中可以避免复杂且昂贵的单晶生长过程。本文讨论了多铁性MnWO $_4$的颗粒形貌辅助织构。详细的粉末X射线衍射与可见扫描电子显微镜研究不同退火和处理的样品已被用来探测粉末MnWO $_4$的巨大织构效应。利用Rietveld分析技术对织构化进行了定量测量。定性介绍的磁性和介电数据的织构颗粒证明了明确的各向异性的物理性质的发展多晶颗粒。最后，我们建立了高度各向异性的板状颗粒的形成是由于显着大的晶粒容易分裂。
2012-04-16 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
Impurity effects in multiferroic compounds
我们利用多铁性化合物自旋动力学的运动方程方法研究了多铁性材料中杂质的影响。我们将杂质模型化为一个两能级系统，重点研究杂质自旋缓慢弛豫的区域。当杂质强度较弱时，主自旋振荡不衰减，电极化的强度不受影响。然而，随着杂质强度的增加，主自旋分量得到阻尼，并抑制了自旋极化。由于多铁性材料的极化是由磁有序驱动的，我们得出结论，杂质的存在对多铁性是有害的。
2009-03-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
