Multiferroic double perovskites: Opportunities, Issues and Challenges
尽管磁电多铁性材料在技术和科学上具有重要意义，但在室温下良好控制磁电多铁性材料的耦合行为仍然具有挑战性。我们证明了自有序的A2 BBO 6（例如，A = La，B = Mn和B = Ni）双钙钛矿提供了控制和/或诱导氧化物中的这种行为的独特的替代机会。在本文中，我们概述并讨论了这类材料使用La 2NiMnO 6作为原型的各种挑战和瓶颈问题。详细的合成策略，使用脉冲激光沉积作为一个中心工具，以获得细致的控制阳离子订购说明。讨论了Ni/Mn阳离子有序化对磁性基态、铁磁转变温度、声子行为和自旋-声子耦合的可能影响。我们的研究结果也与目前文献中的相关化合物。
2009-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Exploring Multiferroic Behavior in CaZnFeOsO$_6$: A Novel Layered 3$d$-5$d$ Double Perovskite Compound
本研究通过第一性原理计算预测了新型双钙钛矿CaZnFeOsO$_6$兼具铁电与亚铁磁性，极化强度达16.8 μC/cm²，磁矩约2 μB，但弱自旋轨道耦合导致无显著磁电效应，为多铁性器件应用提供新候选材料。
2024-08-20 cond-mat.mtrl-sci
A radical approach to promote multiferroic coupling in double perovskites
双钙钛矿提供了一个独特的机会，诱导和控制氧化物系统中的多铁性行为。在这个家族中可以实现设计具有磁化和极化场之间的强耦合的材料的吸引人的可能性，因为这些磁性绝缘体可以在适当的生长条件下呈现结构自排序。本文研究了用脉冲激光沉积法生长的La_2CoMnO_6和Bi_2CoMnO_6外延薄膜的功能特性。阳离子有序的La2CoMnO6薄膜的居里温度为250 K，而阳离子无序的Bi2CoMnO6薄膜的居里温度为800 K。磁有序的这种高转变温度可以通过改变薄膜中的应变来进一步调整，这表明材料的结构特性有重要贡献。我们的方法可以推广到其他氧化物系统。最后，我们的结果与其他多铁性系统进行了比较。进一步讨论了各种阳离子的作用，它们的排列和结构效应。
2009-04-03 cond-mat.mtrl-sci
High-temperature multiferroicity and strong magnetocrystalline anisotropy in 3d-5d double perovskites
使用密度泛函计算，我们探索了尚未合成的$3d - 5d$有序双钙钛矿（$A_2BB'$ O $_6$）的性能与高度极化的Bi $^{3+}$离子的$A$网站。我们发现，Bi $_2$ NiReO $_6$和Bi $_2$ MnReO $_6$化合物是绝缘的，并表现出一个强大的净磁化强度，持续高于室温。当赝立方晶胞的面内晶格矢量被约束为正交（例如，通过相干异质外延）时，基态是具有大极化和非常大的单轴磁晶各向异性的铁电体，其中易磁化轴沿着铁电体极化方向。我们的研究结果表明，在室温下的多铁性和电控磁化取向的路线。
2011-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Coupled magnetic and electric hysteresis in the multiferroic double perovskite Lu2MnCoO6
我们研究了一个磁滞回线与一个reversium时刻，耦合到电极化的强度，以创建耦合滞后多铁性行为在Lu2MnCoO6。弹性中子衍射，μ子自旋弛豫，和微霍尔磁强计的测量表明一个不寻常的机制的磁滞，即微观磁序的滞后演化，而不是经典的铁磁畴效应。我们展示了受挫自旋系统如何从具有不相称的长波长调制和强波动的反铁磁性演化到净磁性。我们还澄清了不同的温度尺度的开始订购，动力学和滞后。
2016-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry analysis of magnetoelectric effects in perovskite-based multiferroics
在这篇文章中，我们进行了对称性分析的钙钛矿基多铁性：铋铁酸盐（BiFeO 3），正铬酸盐（RCrO 3），和Ruddlesden-Popper钙钛矿（Ca 3 Mn 2 O 7-like），作为三角形，菱形和四角晶系的多铁性的典型代表，并探讨晶体畸变对磁电性能的影响。我们确定的主要序参量为每个所考虑的结构，并获得其不变的组合符合特定的对称性。这种方法使我们能够分析在BixR 1-xFeO 3化合物的结构相变期间观察到的磁电效应的特征，并表明稀土亚晶格对新结构的对称性所允许的线性磁电效应产生了影响。它示出的磁电性能的正铬铁矿是由于附近的Cr 3+离子由于与旋转和变形的CrO 6八面体的扭曲所产生的磁和电偶极矩之间的耦合。对于第一次，这样的对称性的考虑实施在Ruddlesden-Popper结构的分析，这表明了实现磁电效应的可能性，在Ruddlesden-Popper阶段包含磁活性阳离子，并允许估计其优化所需的条件。
2022-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic interfaces composed of d0 perovskites oxides
我们采用传统的密度泛函理论和先进的密度泛函理论HSE 06研究了KTaO 3/PbTiO 3界面的电子、铁电和磁性。我们发现，掺杂的价带中的空穴或导带中的电子引起的界面处的铁磁性。铁磁态是空穴掺杂（p型）和电子掺杂（n型）界面的基态，与它们相应的铁磁态和反铁磁态相比。载流子（空穴或电子）集中在界面附近以屏蔽极化电荷，因此载流子浓度随铁电极化而变化。此外，界面磁化，这是几乎成正比的载流子浓度，可以通过铁电极化反转调谐，导致在原来的KTaO 3和PbTiO 3的界面强的本征磁电效应。有趣的是，通过外加电场调谐的铁磁-铁磁转变可以在p型界面处实现。这表明了一种具有启发性的方法，超越传统的单相多铁性和多相多铁性，如铁电/铁磁异质结构的多铁性材料。KTaO_3/PbTiO_3界面在未来的多铁性器件中有着广阔的应用前景。
2014-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Ionic Charge Imbalance in Perovskite Solar Cells
钙钛矿太阳能电池中的离子迁移通常从电中性条件来分析和理解。然而，最近的几份报告表明，由于外部离子迁移和/或化学反应，活性层中可能存在离子不平衡。在这种情况下，在这里，我们探讨了离子电荷中性对钙钛矿太阳能电池性能的影响。我们的研究结果表明，离子不平衡导致设备静电的不对称性，这对材料/界面退化，滞后的影响，并最终对长期稳定性和最佳设备架构（NIP与PIN）的影响有着有趣的影响。
2023-01-26 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
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
The Effect of Ionic Spin on Multiferroic of Orthorhombic Perovskite
该研究采用溶胶-凝胶法制备ELCFO，结合Mössbauer谱、磁性测试与热磁曲线分析，揭示不同温度下离子自旋状态及其对II型多铁性钙钛矿磁电耦合的作用。
2023-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of the giant linear magnetoelectric effect in perovskite-like multiferroic BiFeO$_3$
本文研究了菱方多铁性BiFeO $_3$中线性磁电效应的机制。这项研究是基于对称性的方法的Ginzburg-Landau型，其中极化，反铁磁畸变，反铁磁动量矢量被视为有序参数。我们证明了BFO中的线性ME效应是由反铁磁畸变矢量在电场或磁场中的重取向引起的。的数值估计，这表明定量协议与最近的测量结果在薄膜样品，已进行。研究了外加静态电场显著增强磁电效应的可能性。所考虑的方法是有前途的解释高价值的ME效应的复合膜和异质结构与BFO。
2015-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic behavior in the new double-perovskite Lu$_2$MnCoO$_6$
我们提出了一个新的成员的多铁性氧化物，Lu $_2$ MnCoO $_6$，我们已经研究了使用X射线衍射，中子衍射，比热，磁化强度，电极化，和介电常数测量。该材料具有强烈耦合到低于35 K的净磁化的电极化，尽管反铁磁有序的$S = 3/2$ Mn $^{4+}$和Co $^{2+}$自旋在$\uparrow \uparrow \downarrow \downarrow$配置沿c方向。我们讨论的磁顺序的凝聚$\uparrow \uparrow$和$\downarrow \downarrow$铁磁畴之间的域边界，每个域边界产生净电极化由于空间反演对称性破缺。在外加磁场中，磁畴边界滑动，控制净磁化强度、电极化和磁电耦合的大小。
2011-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Ceramic processing and multiferroic properties of the perovskite YMnO$_3$-BiFeO$_3$ binary system
钙钛矿结构的（1-x）YMnO $_3$ -xBiFeO $_3$二元体系由于其端元的多铁性而具有很好的应用前景。纳米晶相最近已通过机械合成整个系统，并已描述的钙钛矿结构的演变。两个连续的固溶体与正交Pnma和菱面体R3 c对称性被发现，共存于一个广泛的组成区间0.5 < x < 0.9。这可能是一个极性-非极性morphotropic相边界区，在那里可以预期的强相变磁电响应。一个主要问题是在中等温度下的相分解，这使陶瓷加工高度复杂化。这是进行良好的电气表征以及在器械中使用所需的。本文介绍了放电等离子烧结技术在YMnO $_3$ -BiFeO $_3$陶瓷制备中的应用。这种先进的技术，当与纳米晶粉末结合时，允许在降低的加工温度和时间下致密化相，从而避免钙钛矿分解。完成了电测量，并且显示响应主要由传导主导。尽管如此，本征介电常数，并揭示了一个显着的增强相共存区。此外，还证明了所有菱面体相的铁电体的瑞利型行为特征。在该区域进行了磁性表征，并显示出反铁磁性。
2021-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Bi containing multiferroic perovskite oxide thin films
在这项工作中，多铁性薄膜的Bi含钙钛矿氧化物，其中的铁电性的驱动力是Bi 3+孤对电子进行了讨论。首先，简要介绍了含Bi的多铁性钙钛矿氧化物，描述了在这些化合物中建立磁性和铁电有序的机制，并报道了这一领域的一些最新研究进展。第二部分介绍了脉冲激光沉积法生长BiMnO 3、（Bi 0.9La 0.1）2NiMnO 6（BLNMO）和BiFeO 3薄膜的实验研究。第三部分是专门的物理性质，这种薄膜的结构表征和磁性和铁电性能及其相关性的磁电耦合（MEC）的形式。
2014-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Neutron Scattering Studies of the Ferroelectric Distortion and Spin Dynamics in the Type-1 Multiferroic Perovskite Sr0.56Ba0.44MnO3
利用中子和X射线散射研究了多铁性Sr0.56Ba0.44MnO3的磁序、自旋动力学和晶体结构。铁电性发展在TC=305 K与4.2 microC/cm 2的Mn离子的位移相关的极化，而Mn 4+自旋顺序低于TN = 200 K成一个简单的G型相称的磁结构。在TN以下，铁电有序度急剧下降，表明两个序参量是强耦合的。基态自旋动力学的特征是自旋能隙为4.6（5）meV，磁振子态密度峰值为43 meV。详细的自旋波模拟与间隙和各向同性交换的J=4.8（2）meV的激发谱很好地描述。在TN以上，强自旋相关与强铁电有序共存。
2014-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Relationship between crystal structure and multiferroic orders in orthorhombic perovskite manganites
我们使用共振和非共振X射线衍射测量结合第一性原理电子结构计算和蒙特卡罗模拟来研究正交钙钛矿锰氧化物o-$R$ MnO $_3$（$R$是稀土阳离子或Y）的晶体结构和多铁性有序之间的关系。特别是，我们专注于内部晶格参数（Mn-O键长和Mn-O-Mn键角）如何在化学压力和外延应变下演变，以及这些结构变化对微观交换相互作用和长程磁序的影响。我们发现，化学压力和外延应变不同地容纳由o- $R$ MnO $_3$的晶格，这是理解体样品和应变膜之间的磁性差异的关键。最后，我们讨论了这些磁性差异对o- $R$ MnO $_3$电极化的强度的影响.
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Design of new Mott multiferroics via complete charge transfer: promising candidates for bulk photovoltaics
诱导体光伏效应的最佳材料应缺乏反转对称性，并具有与可见光辐射能量相匹配的光学带隙。铁电钙钛矿氧化物如BaTiO $_3$和PbTiO $_3$表现出显著的极化和稳定性，但具有带隙过大的缺点。我们利用密度泛函理论和动力学平均场论设计了一类新的Mott多铁性材料--双钙钛矿氧化物$A_2$ VFeO $_6$（$A$ =Ba，Pb，etc）.虽然钙钛矿$A$ VO $_3$和$A$ FeO $_3$都不是铁电体，但在双钙钛矿$A_2$ VFeO $_6$中，从V到Fe的“完全”电荷转移导致非块状电荷配置--空的$d$壳和半填充的$d$壳，产生与铁电体$A$ TiO $_3$相当的极化。与纯$A$ TiO $_3$不同，新的双钙钛矿氧化物具有反铁磁基态，并且在室温附近是顺磁性莫特绝缘体。最重要的是，V $d^0$态显著降低了$A_2$ VFeO $_6$的带隙，使其小于$A$ TiO $_3$和BiFeO $_3$的带隙，并使新的多铁性材料成为诱导体光伏效应的有希望的候选者。
2017-08-18 cond-mat.mtrl-sci
New room temperature multiferroics on the base of single-phase nanostructured perovskites
纳米结构的Pb（Fe 1/2 Ta 1/2）x（Zr 1/2 Ti 1/2）1-xO 3（PFTx-PZT（1-x））和Pb（Fe 1/2Nb 1/2）x（Zr 1/2 Ti 1/2）1-xO 3（PFNx-PZT（1-x））在高于100 K的温度下具有有趣的铁磁、铁电和磁电性质的理论描述至今还不存在。本工作的目标是提出上述性能的物理性质和机制的理论描述，包括室温铁磁性，相图依赖于组分x，特别注意在室温下的多铁性，包括磁电系数的异常大值。比较发达的理论与实验建立顺电，铁电，顺磁，反铁磁，铁磁和磁电相之间的边界，以及由磁场铁电畴开关的特性进行和讨论。实验建立的PFN，PFT和PFN与PbTiO 3（PFNx-PT（1-x））的固溶体中的铁磁相的情况下，所提出的理论的框架进行了解释。
2014-04-12 cond-mat.mtrl-sci
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
Spin model of magnetostrictions in multiferroic Mn perovskites
通过建立一个考虑自旋-声子耦合的自旋模型，首次在温度和Mn-O-Mn键角的平面上再现了实验相图，从理论上研究了稀土（R）Mn钙钛矿RMnO 3多铁性相的铁电性起源.令人惊讶的是，我们揭示了一个显着的贡献的对称（S.S）型磁致伸缩的铁电性，即使在自旋螺旋为基础的多铁性相，这可以大于通常预期的反对称（SxS）型的贡献。这很好地解释了电极化的强度的非平凡行为。我们还预言了E型自旋结构的非共线变形和E态与螺旋态的广泛共存，解决了一些实验难题。
2011-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial strain control of hole-doping induced phases in a multiferroic Mott insulator Bi2FeCrO6
外延应变已被证明驱动结构相变以及钙钛矿基薄膜中的新功能。A位的异价掺杂可以驱动钙钛矿中的绝缘体到金属和磁性转变以及各种有趣的结构和电子现象。使用第一性原理计算，我们在这里演示，如何耦合外延应变与A-位空穴掺杂的多铁性双钙钛矿，Bi 2FeCrO 6，可能会导致缓解与反位缺陷和降低磁化强度的材料薄膜相关的问题。我们还表明，外延应变可以用来操纵掺杂诱导半金属绝缘体，反极性极性，反铁磁铁磁，轨道有序和电荷有序的转变所产生的空穴状态。我们还预测了具有大磁矩的半金属极性相的形成，这可能具有巨大的基础和技术意义。
2018-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Non collinear magnetism and single ion anisotropy in multiferroic perovskites
钙钛矿结构的晶体畸变和磁交换相互作用，单离子各向异性（SIA）和Dzyaloshinsky-Moriya（DM）相互作用之间的联系进行了研究，通过密度泛函计算。以BiFeO $_3$和LaFeO $_3$为模型体系，定量研究了氧八面体转动、铁电性和弱铁磁性之间的关系.我们恢复的事实，wFM是由于DM相互作用引起的氧八面体旋转。我们发现一个简单的wFM之间的关系，氧旋转幅度和DM矢量和交换参数之间的比率，如wFM增加与氧八面体旋转时，SIA不竞争与DM力上的自旋。出乎意料的是，我们还发现，尽管Fe $^{3+}$的$d^5$电子构型，SIA在某些结构中非常大，并且令人惊讶地对$A$ BO $_3$钙钛矿的$A$ -位点阳离子的化学非常敏感.在地面$R3c$状态阶段，我们表明，由铁电性和氧八面体旋转引起的SIA形状是在竞争中，如它是可能的调谐wFM“开”和“关”，通过两种类型的失真的相对大小。
2012-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical prediction of multiferroicity in double perovskite Y$_2$NiMnO$_6$
在{ \it ab initio}密度泛函计算的基础上，提出了R $_2$ NiMnO $_6$族（其中$R$为稀土原子）双钙钛矿结构作为一类新的多铁性材料.我们发现，改变$R$从La到Y驱动的基态从铁磁反铁磁与$\uparrow\uparrow\downarrow\downarrow$自旋模式。这种$^*$型的有序化破坏了反转对称性，产生了少量$μC/cm^2$的铁电极化.通过分析模型的哈密顿量，我们了解这种转变的微观起源，并表明，外部电场可以用来调整过渡，从而使电气控制的磁化。
2009-09-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry-Driven Unconventional Magnetoelectric Coupling in Perovskite Altermagnets: From Bulk to the Two-Dimensional Limit
Eastern Institute of Technology（宁波东方理工大学）；Ningbo Institute of Digital Twin, Eastern Institute of Technology（宁波东方理工大学数字孪生研究院）；Eastern Institute for Advanced Study, Eastern Institute of Technology（宁波东方理工大学高等研究院）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；School of Physical Science and Technology, Suzhou University of Science and Technology（苏州科技大学物理科学与技术学院）
研究揭示了钙钛矿变磁体中对称性驱动的非常规磁电耦合，通过二维极限下的持续交替磁性与磁配置限制，提出扩展可行系统的策略。
2026-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic crossover in perovskite oxides
最近，钙钛矿BiCoO $_3$已被实验证明与PbTiO $_3$同构，而同时$d^6$ Co $^{3+}$离子具有高自旋基态，具有$C$型反铁磁有序。利用混合密度泛函方法，我们研究了BiCoO $_3$的原子、电子和磁性结构，阐明了多铁性态的起源.首先，我们进行了定性的趋势研究$d$电子的作用，影响钙钛矿材料表现出铁电畸变的趋势，这项工作初步探讨了定性的趋势研究，在人工立方和四方LaBO $_3$钙钛矿。我们选择La作为A-阳离子，以消除Bi $6s$杂化的影响。通过第一性原理计算的LaBO $_3$系列，其中B是一个$d^0 - d^8$阳离子从$3d$块，趋势研究表明，增加$d$轨道占领最初消除了极性失真的趋势，如预期的。然而，对于高自旋$d^5-d^7$和$d^8$阳离子，恢复了强的铁电不稳定性。我们用铁电性的伪Jahn-Teller理论解释了这种效应。它表明，在某些情况下，未成对电子自旋实际上驱动铁电性，而不是抑制它，这代表了铁电性和磁性如何在钙钛矿氧化物中相互作用的理解的转变。因此，对于BiCoO $_3$的情况，Co $^{3+}$离子在铁电晶格不稳定性中起主要作用。重要的是，当Co $^{3+}$离子处于高自旋状态时，与处于低自旋状态的Co离子相比，铁电极化大大增强，并且存在电极化和磁极化的大耦合。重要的是，它表明，通过降低内部铁电极化的地面自旋状态切换。
2016-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Chalcogenide Perovskites- an Emerging Class of Ionic Semiconductors
本文报道了一类新型的离子半导体材料--无机硫系钙钛矿的合成与表征。采用高温硫化法合成了BaZrS 3、CaZrS 3、SrTiS 3和SrZrS 3等化合物。用XRD和EDX分别表征了它们的晶体结构和组成。紫外-可见光和光致发光测量证实，它们是直接带隙半导体，带隙值与理论预测一致。通过采用阴离子合金化的方法，我们表现出广泛的可调带隙从1.73 eV至2.87 eV。这些强离子半导体为能量收集、固态照明和传感等应用的半导体特性工程提供了新的途径。
2016-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroicity with high-Tc in ceramics of the YBaCuFeO5 ordered perovskite
在YBaCuFeO 5陶瓷中，一种有序钙钛矿结构的化合物，在无公度到公度反铁磁相变（TN 2 =230 K）附近发现了介电异常。低于TN 2的电极化的强度的存在表明磁致电荷极化效应，这也通过其低于TN 2的强磁场依赖性来证实。因此，磁介电效应的TN2附近的峰指示自旋重取向转变附近的磁介电磁化率的最大值。考虑到大量的磁性化合物的结构来源于钙钛矿，这些结果可能开辟了一条道路，走向控制电极化的强度接近室温。
2009-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Perovskite Manganites Hosting Versatile Multiferroic Phases with Symmetric and Antisymmetric Exchange Strictions
建立了正交晶系$R$ MnO $_{3}$在$R$离子上有磁矩和无磁矩时的完全磁电相图。三种多铁性基态，$ab$ -摆线，$bc$ -摆线，共线$E$型相，已被确定为不同的ME响应。由对称自旋交换控制的$E$型相（$bm{S}_{i} cdot bm{S}_{j}$）电极化的强度是由反对称自旋交换控制的$bc$ -摆线相（$bm{S}_{i} times bm{S}_{j}$）的10倍以上，并且在不同来源的多铁性相之间的双临界相界附近，ME响应增强。这些发现将为磁感应多铁性材料的发展提供重要线索。
2009-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theory of electromagnon in the multiferroic Mn perovskites: Vital role of higher harmonic components of the spiral spin order
我们从理论上研究了稀土（R）Mn钙钛矿RMnO 3磁螺旋诱导多铁性相的太赫兹频率范围内的电磁振子及其光谱（OS），考虑到螺旋自旋组态的椭圆变形或高次谐波，这一点迄今为止一直被忽略。一个现实的自旋哈密顿量，它给出了与实验一致的相图，解决了一个长期存在的难题，即，OS的双峰结构，具有源自与带边缘状态杂交的磁振子模式的较大低能峰。我们还预测了与电磁振子相关的磁振子分支，这可以通过中子散射实验来检验。
2010-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Origin of the multiferroic spiral spin-order in the RMnO3 perovskites
本文用双$e_{\rm g}$轨道双交换模型研究了钙钛矿多铁锰氧化物$R$ MnO $_{3}$（$RE=$ Tb或Dy）中螺旋自旋序的起源.我们的主要结果是，实验观察到的螺旋相位可以通过引入一个相对较弱的次近邻超交换耦合（$\sim10%$的最近邻超交换）稳定。此外，Jahn-Teller晶格畸变也被证明是必不可少的，以获得一个现实的螺旋周期。支持我们的结论，通用相图的未掺杂的钙钛矿锰氧化物得到使用蒙特卡罗模拟，显示从A型反铁磁体，螺旋相，并最终到E型反铁磁体的相变，随着尺寸减小的$R$离子。这些结果定性地解释了增强的相对强度的超交换。
2008-10-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence for ion migration in hybrid perovskite solar cells with minimal hysteresis
离子迁移被认为是混合钙钛矿太阳能电池中光伏电流-电压滞后的可能原因。然而，对这一假设的主要反对意见是，可以通过改变界面接触材料来减少滞后，这不太可能显著影响钙钛矿相内的离子缺陷的行为。在这里，我们使用瞬态光电测量，结合器件模拟，表明离子迁移的主要影响，实际上可以观察到在设备中的滞后，并与滞后自由型接触材料。数据表明，电场屏蔽，离子迁移一致，是相似或相同的高和低滞后CH3NH3PbI3细胞。瞬态的模拟表明，滞后需要结合移动离子电荷和复合附近的接触。钝化接触复合导致在正向偏压下较高的光生电荷浓度，其屏蔽离子电荷，减少滞后。
2016-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic Studies on La0.7Bi0.3CrO3 Perovskite
研究了多晶La_（0.7）Bi_（0.3）CrO_3的磁性和介电性能。在TN = 230 K时观察到倾斜反铁磁（CAF）相变，产生弱铁磁性。在10 K下的M-H显示出非饱和趋势，甚至高达5 T，证实了CAF排序。介电常数（ε '）-温度（T）变化显示弛豫铁电体（RFE）性质，伴随着在TN下ε'-T的显著异常。TN处的T ′-T的异常表明该材料中存在磁电（ME）耦合。
2014-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A Multiferroic Ceramic with Perovskite Structure: La0.5Bi0.5Mn0.5Fe0.5O3.09
在常规条件下合成了ABO 3钙钛矿型多铁性La0.5Bi0.5Mn0.5Fe0.5O3.09，其中B位阳离子负责磁性，A位阳离子负责孤对电子铁电性。该氧化物在240 K附近表现出铁磁转变，具有明确的磁滞回线，并且在67 K以下具有类似于铁电行为的显著可逆剩余极化。磁性相互作用是由铁磁性的Fe 3 +-O-Mn 3+和反铁磁性的Fe 3+（Mn 3+）-O-Fe 3+（Mn 3+）相互作用相互竞争解释的，而铁电性主要是由于Bi 3+的6s 2孤对引入的极性性质
2008-06-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dielectric properties and spin-phonon coupling in multiferroic double perovskite Bi$_2$CoMnO$_6$
采用广义梯度近似加Hubbard U方法对双钙钛矿结构Bi $_2$ CoMnO $_6$在非中心对称极性态下的电子结构进行了第一性原理计算.我们发现当Co处于高自旋态时，Mn处于中间自旋态。计算的动力学电荷张量是各向异性的，反映了化合物的低对称性结构。磁结构相关的声子频率表明自旋-声子耦合的存在。利用Berry相方法，我们得到了5.88 $μC/cm^2$的自发电子极化率，这接近于类似化合物Bi $_2$ NiMnO $_6$的实验值。
2010-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The Effect of Ionic Composition on Acoustic Phonon Speeds in Hybrid Perovskites from Brillouin Spectroscopy and Density Functional Theory
杂化有机-无机钙钛矿（HOIP）最近成为光伏（PV）和其他光电子器件的非常有前途的可溶液加工材料。HOIP代表了一个广泛的材料家族，其特性可通过构成钙钛矿结构的离子及其多种组合高度调节。有趣的是，最近使用具有显著改善的长期稳定性的HOIP的高效PV器件已经使用了不同离子组成的组合。这些系统的结构动力学是独特的半导体材料，目前认为是中央HOIP的稳定性和电荷传输特性。在这里，我们研究了离子组成对HOIP声子速度的影响，从布里渊光谱实验和密度泛函理论计算FAPbBr $_3$，MAPbBr $_3$，MAPbCl $_3$，和混合卤化物MAPbBr $_{1.25}$ Cl $_{1.75}$。我们的研究结果表明，声学声子的速度可以强烈修改的离子组成，我们详细分析了铅卤化物亚晶格解释。因此，HOIP的振动性质可通过在钙钛矿结构中使用目标离子组成来调节。这种调整可以合理化与非平凡的影响，例如，考虑到有机阳离子的形状和偶极矩的影响。这对进一步改善这些系统的稳定性和电荷传输性质具有重要意义。
2018-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Modeling and Physics of Multiferroic Perovskite Manganites
本文针对RMnO₃类钙钛矿锰氧化物，构建考虑其电子和晶格结构的微观理论模型，综述基于该模型的理论工作以阐明其磁电现象，助力理解多铁性材料磁电现象的普适物理特性。
2025-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural studies on Multiferroic La1-xBixCrO3 Perovskites
用XRD和TEM研究了La_（1-x）Bi_xCrO_3（x =0，0.2，0.25，0.3，0.35）多晶的合成和结构。XRD数据的Reitveld精修结果表明，这些化合物以Pnma空间群的正交晶系结构结晶。随着Bi含量的增加，晶胞体积和晶格参数在公差因子0.84092 ~ 0.84072范围内发生非单调变化。这是由于Bi ~（3+）的孤对电子引起的晶格各向异性，使晶格畸变所致。
2014-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mechanism of Lattice-Distortion-Induced Electric-Polarization Flop in the Multiferroic Perovskite Manganites
对钙钛矿锰氧化物Eu_（1-x）Y_xMnO_3和Gd_（1-x）Tb_xMnO_3的磁电相图进行了理论研究。我们首先建立了一个微观模型，然后用蒙特卡罗方法对模型进行分析。我们再现了包含两种不同多铁性态的图，即，具有电极化的强度P//a的ab平面自旋摆线和具有P//c的bc平面自旋摆线。我们发现，它们的竞争源于单离子各向异性和Dzyaloshinsky-Moriya相互作用之间的冲突，这是由第二近邻自旋交换增强的GdFeO 3型畸变控制。这导致随着x的增加从a到c的P触发器与实验一致。
2009-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Layer and spontaneous polarizations in perovskite oxides and their interplay in multiferroic bismuth ferrite
本文从现代极化理论统一视角回顾了铁电极化与离子层电荷引起的表面电荷及极化灾难问题，并以 BiFeO3 为例，结合密度泛函计算和电镜分析揭示了其表面电荷自补偿的特殊机制。
2021-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Unfolding femtoscale ionic movement in CuO through polarized Raman spectroscopy
最近，CuO被认为是一种潜在的具有高转变温度的多铁性材料。基于自旋电流和离子位移的竞争模型被调用来解释CuO中的铁电性。预测离子位移的理论模型表明，离子的位移基本上是沿着b轴，幅度很小（~10-5 Ω）。实验检测在特定方向上的如此小幅度的位移是极其具有挑战性的。通过我们对CuO外延膜的详细的偏振拉曼光谱研究，我们验证了理论研究，并提供了沿b轴位移的直接证据。我们的研究为高温多铁性化合物的研究做出了重要贡献，并首次展示了偏振拉曼散射在飞秒尺度上探测离子位移的应用。
2019-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Magnetocapacitance effect in perovskite-superlattice based multiferroics
报道了用脉冲激光沉积技术在（001）取向SrTiO $_3$上生长的La $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ MnO $_3$ /BaTiO $_3$超晶格的结构和磁电性能。磁滞回线和随温度变化的磁性能显示出明确的矫顽力和磁转变温度（T $_C$）\symbol{126} 140 K。薄膜的$DC$电学研究表明，BaTiO $_3$薄膜的磁电阻（MR）与薄膜的厚度有关，在100 K时，薄膜的负$MR$高达30%. $AC$电学研究表明，由于这些结构中的磁电耦合-多铁性的一个关键特征，这些膜中的阻抗和电容随所施加的磁场而变化。该薄膜在1 kHz和100 K下的负磁电容值高达3%/特斯拉，为设计新型功能材料开辟了道路。
2005-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of doping of Co, Ni and Ga on magnetic and dielectric properties of layered perovskite multiferroic YBaCuFeO5
YBaCuFeO5是一种有趣的多铁性化合物，在200 K以上表现出磁有序和介电反常。Fe的部分取代会影响体系的磁性和结构性质。本文详细研究了YBaCuFe_（0.85）M_（0.15）O_5（M=Co，Ni，Ga）的结构、磁性和介电性能。我们观察到Ni和Co部分取代Fe，导致磁稀释和磁转变的加宽，并向低温移动。用非磁性Ga取代Fe也导致磁性转变向低温侧移动。在这些化合物中观察到的介电弛豫行为是由于载流子的希望。这项研究突出了磁性和非磁性掺杂在磁性网站上的磁性和介电性能的层状钙钛矿化合物YBaCuFeO5的影响。
2019-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain engineering magnetic frustration in perovskite oxide thin films
我们的第一性原理的结果表明，几何挫折可以诱导薄膜的多铁性BiFeO 3。我们发现，竞争的磁相互作用发生在这种材料的所谓的超四方相，它可以生长在强压缩基板。我们表明，挫折水平可以通过适当地选择衬底调谐，事实上，三维自旋顺序得到在一个狭窄的范围内的外延应变完全湮灭。我们认为，这里揭示的效果是不排他的BiFeO3，并预测，他们也发生在多铁性BiCoO3。
2012-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Geometrical origin of ferrimagnetism and superparamagnetism in Fe-based double perovskite multiferroics
我们发现，在双钙钛矿AFe $_{1/2}$ M $_{1/2}$ O $_{3}$的反铁磁相互作用的Fe $^{3+}$（$S=5/2$）离子的超结构表现出低于$T_{fe} \approx 5.6J_1$（$J_1/k_B \sim 50$ ~K），这是接近室温的亚铁磁有序。相同结构的小团簇在$T \lesssim T_{fe}$上表现出超顺磁性行为。形成这种簇的可能性解释了室温（superpara）磁性3 $d$ -金属基氧化物。
2014-05-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photoluminescence Mapping of Mobile and Fixed Defects in Halide Perovskite Films
针对传统电学方法难以表征钙钛矿本征离子输运的问题，本研究采用局域化IMPLS技术，实现了无接触测量横向离子扩散系数，并可空间区分薄膜中的移动与固定缺陷。
2025-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Ionic-to-electronic current amplification in hybrid perovskite solar cells: ionically gated transistor-interface circuit model explains hysteresis and impedance of mixed conducting devices
混合钙钛矿半导体中的移动离子为电子器件引入了新的自由度，这表明了光致发光之外的应用。需要一个直观的器件模型来描述离子和电子电荷转移之间的相互作用，以释放该技术的全部潜力。我们将钙钛矿接触界面描述为晶体管，其将离子电荷再分布耦合到控制电子注入和复合的能量屏障。这揭示了异相电子电流和离子电流之间的放大因子。我们的研究结果提出了一种策略，设计薄膜电子元件与大型，可调，电容器和电感器的特性。由此产生的简单的等效电路模型，我们验证了与时间相关的漂移扩散模拟测量的阻抗谱，允许钙钛矿太阳能电池的行为的一般描述和解释。
2019-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unconventional magnetic ferroelectricity in the quadruple perovskite NaMn$_7$O$_{12}$
通过磁性、比热和热释电测量，我们报道了四重钙钛矿\namno的磁性铁电性，其特征在于具有倾斜的反铁磁（AFM）CE结构。令人惊讶的是，铁电性伴随着磁滞回线的急剧加宽，远低于AFM有序温度。这种非常规的行为表明，铁电畴的形成是由局部尺度上的对称交换相互作用引起的，例如在磁畴边界或缺陷处。与其他磁性多铁性材料相比，在多晶样品中测量的电极化的强度值$P = 0.027 μ$ C cm $^{-2}$相对较大，这表明上述情况确实有希望用于实际多铁性材料的合理设计。
2020-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Cooperative Ru(4d)-Ho(4f) magnetic orderings and phase coexistence in the 6H-perovskite multiferroic Ba3HoRu2O9
我们报告合作磁有序6 H-钙钛矿多铁性系统，Ba 3 HoRu 2 O 9，通过全面的中子粉末衍射测量。该体系在TN 1 ~ 50 K发生长程反铁磁有序化，其传播波矢K1 = 0.500，远高于先前报道的在~10 K（TN 2）的转变温度。Ru和Ho的磁矩同时低于TN 1，随后在较低的温度下自旋重取向，表现出很强的Ru（4d）-Ho（4f）磁相关。在TN 1以下，传播波矢量为K2 =（0.25 0.25 0）的另一个磁相出现，并与K1相共存，这是很少观察到的，表明由于磁基态中的相位竞争而产生的复杂磁性。我们认为，从向上向上向下的自旋结构与K2波矢量低于TN 2所产生的交换伸缩可能是负责小的铁电极化先前报道在该化合物。
2020-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Comment on "Prediction of lattice constant in cubic perovskites"
在Jiang等人的近期工作[J.Phys.Chem.Solids67（2006）1531-1536]中，已经建立了立方钙钛矿的晶格常数、离子半径和容差因子之间的相互关系，并且获得了经验方程。然而，不正确的离子配位的假设导致了不正确的数学表达式，即使预测和观察到的132种材料的晶格常数之间的平均相对误差小于1%。在这里，获得了该经验表达式的校正系数，这可能对一般钙钛矿材料的研究有用。
2007-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Model and Phase Diagrams of the Multiferroic Perovskite Manganites
正交畸变钙钛矿锰氧化物RMnO 3（R为三价稀土离子）具有多种磁性和电性相，包括多铁性（即同时具有磁性和铁电性）相和迷人的磁电现象。通过建立微观自旋模型，对RMnO_3的相图进行了理论研究，该模型不仅考虑了超交换相互作用，还考虑了单离子各向异性（SIA）和Dzyaloshinsky-Moriya相互作用（Dzyaloshinsky-Moriya）.用Monte-Carlo方法对该模型进行了分析，得到了实验相图随R离子半径的变化关系，其中包含两种不同的多铁性态，即铁电极化为P//a的ab平面自旋摆线和P//c的bc平面自旋摆线。正交晶格畸变或由这种畸变增强的第二近邻自旋交换通过调节SIA和Σ能来精细地控制这两个相之间的激烈竞争。这导致晶格畸变诱导的P从a到c的重取向与实验一致。我们还讨论了A型反铁磁态的自旋结构、摆线自旋态的自旋结构、正弦共线自旋态的起源和性质等问题。
2009-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Capacitive and inductive effects in perovskite solar cells: the different roles of ionic current and ionic charge accumulation
本文针对钙钛矿太阳能电池的动态滞后效应，提出等效电路模型，通过复合电流调制区分离子电流和离子电荷积累的作用，结合EIS测量揭示光生载流子复合电流对电容和电感效应的影响，并建立缺陷态研究框架以减缓降解。
2022-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Universal Polar Instability In Highly Orthorhombic Perovskites
本文通过第一性原理揭示小容忍因子磁性钙钛矿中由四线性和三线性自由能不变量驱动的普适极性不稳定性，预测了具有低极化切换势垒的新型多铁性材料。
2024-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Ionic-instability induced color tuning in lead-based, mixed-halide perovskites
Chromatic Lighting（色度照明）；University of Notre Dame, Department of Physics and Astronomy（圣母大学物理与天文系）；University of Notre Dame, Department of Chemistry and Biochemistry（圣母大学生物化学系）；I-LAMP and Dipartimento di Matematica e Fisica, Università Cattolica del Sacro Cuore（天主教大学数学与物理系及I-LAMP）；PY Materials（PY材料公司）；Notre Dame Radiation Laboratory（圣母大学辐射实验室）
该研究揭示了混合卤化物铅钙钛矿中通过光分离过程实现中间光致发光能量稳定化，从而实现颜色调制，并探讨了其动力学机制及潜在应用。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci
