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
Route to Achieving Giant Magnetoelectric Coupling in BaTiO$_3$/Sr$_2$CoO$_3$F Perovskite Heterostructures
磁性材料中的原子的极化诱导自旋切换为设计和开发先进的自旋电子器件，特别是其中磁状态可以由电场控制的存储器件打开了可能性。我们采用密度泛函理论计算来研究钙钛矿型锶钴氟氧化物Sr $_2$ CoO $_3$ F（SCOF）在混合钙钛矿异质结构中的磁性，其中SCOF夹在两个铁电BaTiO $_3$（BTO）层之间。计算结果表明，通过改变BTO的极化方向，可以控制中心Co原子的自旋状态，即通过改变BTO的铁电极化相对于SCOF的相对取向，使其从高自旋态转变为低自旋态，从而产生了一种意想不到的巨磁电耦合，即$α_s \approx 21 \times 10 ^{-10}$ Gcm $^2$ /V.
2018-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Efficient thermal energy harvesting using nanoscale magnetoelectric heterostructures
具有铁电工作物质的热机械循环将热量转换成电能。如这里所示，磁电耦合铁电/铁磁复合材料（也称为多铁性）增加了新的功能，并允许在室温下通过利用热电效应进行有效的热能收集。借助于磁电耦合，外部电场和磁场可以操纵这些热机的操作。我们的理论预测是基于Landau-Khalatnikov-Tani方法（与Ginzburg-Landau-Devonshire势）的组合来模拟铁电动力学耦合到磁动力学。后者是通过电极化相关的Landau-Lifshitz-Gilbert方程处理的。执行一个适应奥尔森循环，我们表明，多铁性工作物质是潜在的更优于单一的铁电体，就利用热释电效应的热能收获而言。我们的建议不仅对低能耗设备，而且对冷却技术都有希望。
2016-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Strong enhancement of direct magnetoelectric effect in strained ferroelectric-ferromagnetic thin-film heterostructures
本文用非线性热力学理论描述了铁电薄膜在铁磁衬底上加磁场时，由于极化变化而产生的直接磁电效应。它示出的ME响应强烈地依赖于膜的初始应变状态。的ME极化系数的异质结构，包括Terfenol-D基板和压缩应变锆钛酸铅（PZT）薄膜，稳定在平面外的极化状态，被发现是可比的散装PZT/Terfenol-D层压复合材料。同时，ME电压系数达到50 V/（cm Oe）的巨大值，这大大超过了所观察到的块状复合材料的最大静态ME系数。这一显着的特点是解释了一个有利的组合相当大的应变敏感性的极化和低的电容率在压缩应变PZT薄膜。该理论还预测，在不同的铁电相之间的应变诱导的转变的ME系数进一步急剧增加。
2009-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Strong and tunable magnetoelectric coupling in 2D trilayer heterostructures
理论预测二维双层和三层异质结构可通过极化-极化相互作用实现强磁电耦合与 skyrmions 的电场控制，为 spintronics 设计提供新视角。
2022-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetoelectric effect in pure manganite-manganite heterostructures
在大块材料和异质结构中获得强磁电耦合是一个持续的挑战。我们表明，锰氧化物异质结构的形式${\rm (Insulator)/(LaMnO_3)_n/(CaMnO_3)_n/(Insulator)}$表现出很强的多铁性磁性锰氧化物的铁电极化是通过电荷泄漏从${\rm LaMnO_3}$到${\rm CaMnO_3}$由于排斥。在这里，通过合作的电子-声子相互作用产生有效的最近邻电子-电子（电子-空穴）排斥（吸引）。双交换，当一个粒子实际上跳到它未被占据的邻近位置并返回时，产生了磁性极化子，这些极化子包围了反铁磁区域。因此，当外加电场增强了电子在界面上的泄漏时，会产生显著的巨磁电效应。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low frequency and Microwave Magnetoelectric Effects in Thick Film Heterostructures of Lithium Zinc Ferrite and Lead Zirconate Titanate
研究了含锌取代锂铁氧体和锆钛酸铅（PZT）的层状样品在低频和X波段的磁电耦合。采用厚膜叠层和烧结的方法制备了Li_（0.5-x）/2 Zn_xFe_（2.5-x）/2 O_4（LZFO）（x=0 ~ 0.4）和PZT多层膜。在低频（10-1000 Hz），横向场的ME电压系数高于纵向场。随着Zn在铁氧体中的替代，横向耦合在x=0.3时增加到最大值，然后在更高的x时减小。基于我们的双层模型的分析意味着一个有效的磁-机械耦合与锌取代，导致在强大的ME相互作用。通过测量外加电场引起的铁磁共振场的位移来研究微波ME耦合。从这些数据估计ME常数与我们的铁氧体PZT双层模型一致。
2003-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced magnetoelectric coupling in two-dimensional hybrid multiferroic heterostructures
本文通过第一性原理计算预测CrCl3/CuCrP2S6范德华异质结具有增强且堆叠稳健的混合型多铁磁电耦合，并揭示其源于界面自旋局域场与邻近极化效应的协同作用。
2024-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Size dependent electric voltage-controlled magnetic anisotropy in multiferroic heterostructures: Interface-charge and strain co-mediated magnetoelectric coupling
提出了一种唯象方法来研究铁磁/铁电异质结构中电压控制的磁各向异性。FM层是金属Fe（001）、Ni（001）、Co（0001）或半金属（La，Sr）MnO 3膜。两种磁电机制，即，界面电荷和应变介导的耦合。我们表明，界面电荷介导的耦合是主要的机制时，FM膜厚度低于一定的过渡厚度dtr的磁电耦合，而应变介导的耦合占主导地位的dtr以上。
2010-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thickness-dependent self-polarization-induced intrinsic magnetoelectric effects in La0.67Sr0.33MnO3/PbZr0.52Ti0.48O3 heterostructures
PbZr 0. 52 Ti 0. 48 O 3薄膜的自极化是通过应变弛豫诱导的弯曲电场与界面效应之间的竞争来实现的。在没有外加电场的情况下，利用这种自极化的反转，通过电荷介导效应和应变介导效应之间的竞争/合作来控制La0.67Sr0.33MnO3的磁性.扫描透射电子显微镜，偏振近边X射线吸收光谱，和半整数衍射测量解码本征磁电效应在La0.67Sr0.33MnO3/PbZr0.52Ti0.48O3异质结构。当PbZr0.52Ti0.48O3薄膜的厚度小于48 nm时，La0.67Sr0.33MnO3/PbZr0.52Ti0.48O3界面附近的自极化驱动载流子密度调制和应变介导的Mn 3d轨道占据共同作用，增强了14个晶胞的La0.67Sr0.33MnO3薄膜的磁性;当PbZr0.52Ti0.48O3层厚度> 48 nm时，应变引起的MnO 6键长/键角的变化以及自旋组态的改变是导致14个晶胞La0.67Sr0.33MnO3薄膜居里温度和磁化强度下降的原因。
2018-10-13 cond-mat.mtrl-sci
High frequency susceptibility of a weak ferromagnet with magnetostrictive magnetoelectric coupling: using heterostructures to tailor electromagnon frequencies
本文的第一部分计算了铁电和反铁磁（也称为弱铁磁）同时存在的磁致伸缩磁电耦合薄膜的高频磁电磁化率。我们发现，铁电和光学反铁磁激发之间存在一个动态耦合。在本文的第二部分中，我们用有效介质方法计算了这种材料与铁磁体交替薄膜构成的异质结构的磁化率。偶极磁场用于耦合铁磁和光学反铁磁模式，这又耦合铁磁和铁电激发。这提供了一种在微波区产生“电磁振子”模式的机制，这可能对应用有用。
2009-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetoelectric effect in band insulator-ferromagnet heterostructures
我们从理论上研究了一般带绝缘体和铁磁体的异质结构中的磁电效应。与金属中的动力学磁电效应（称为Edelstein效应或逆自旋电流效应）相反，我们的机制依赖于价带和导带之间的虚拟带间跃迁，因此不受无序或杂质散射的影响。通过线性响应理论计算电场诱导磁化强度，我们发现，磁电效应显示没有特定的参数选择。磁电效应通过改变铁磁体中的磁矩的方向而定性地变化：对于面外磁矩，响应是对角的，而对于面内磁矩，响应是非对角的。我们还发现，在光学频率，磁电信号可以大大增强通过带间共振激发。最后，我们估计的混合卤化物钙钛矿半导体的带绝缘体的例子的磁电效应的大小，并与其他磁电材料进行比较。我们强调，我们的机制是相当普遍和广泛预期的，只需要Rashba自旋轨道耦合和交换耦合。我们的研究结果为自旋电子器件中磁矩的无焦耳热电操纵提供了一种很有前途的方法。
2019-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Magneto-Optical and Magnetoelectric Phenomena in Topological Insulator Heterostructures
与磁性层接触的三维拓扑绝缘体薄膜表现出有趣的磁光和磁电现象，但除了线性响应机制外，人们对它知之甚少。我们证明了平行于薄膜表面的两个电场的存在会引起垂直的AC极化，而通过施加单个圆极化电磁波可以引起静态极化。这些现象是由二阶磁化率，这也控制了异常霍尔电流调制的方式由一个垂直的AC电场。如果调制频率低，则霍尔效应在拓扑上被保护，并且非线性响应消失。
2013-06-10 cond-mat.mes-hall 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
Intriguing Magnetoelectric Effect in Two-dimensional Ferromagnetic/Perovskite Oxide Ferroelectric Heterostructure
二维磁体在自旋电子学中有着广阔的应用前景，但如何在小电场下对其进行有效控制仍是一个难题。在这里，我们提出，二维磁体可以有效地控制在由二维磁性材料和钙钛矿氧化物铁电体（POF）组成的多铁性异质结构中，其电介质的极化在小电场下容易翻转。我们用第一性原理计算说明了这种方法在CrI 3/BiFeO 3（001）双层异质结中的可行性。与传统的POF多铁性异质结构具有较强的界面相互作用不同，我们发现CrI 3与BiFeO 3（001）之间的界面相互作用是范德华型的。然而，异质结构具有特别强的磁电耦合，其中双层CrI 3可以通过BiFeO 3（001）的极化状态在铁磁和反铁磁类型之间有效地切换。我们还发现电子掺杂和外加电场对CrI 3的层间交换耦合相互作用的竞争效应，这是导致磁性相变的原因。我们的研究结果提供了一个新的途径，二维磁铁与小电场的调谐。
2022-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Axion Insulator State with ferromagnetic ordering in CrI3/Bi2Se3/MnBi2Se4 Heterostructure
实现具有均匀磁化强度的轴子绝缘体态，极大地促进了对有趣的拓扑磁电效应的实验探索，拓扑磁电效应是三维（3D）拓扑绝缘体（TI）的标志。通过密度泛函理论计算和四带模型研究，发现单层CrI 3中的磁性离子Cr 3+和七层MnBi 2Se 4中的磁性离子Mn 2+与三维TI Bi 2Se 3的拓扑表面态具有相反的交换耦合.作为这种相反的交换耦合的一个令人兴奋的结果，在CrI 3/Bi 2Se 3/MnBi 2Se 4异质结构中，轴子绝缘体状态是通过均匀磁化实现的。我们的工作开辟了机会，探索拓扑磁电效应实现的均匀磁化诱导轴子绝缘体状态的异质结构的三维TI和二维范德华铁磁绝缘体。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Coupling in Nickel-Cobalt Ferrite and Lanthanum Ferrite Heterostructure Composites: Experimental Evidence and Simulation-Driven Insights
Guru Ghasidas Vishwavidyalaya (CU)（古鲁·加西达斯大学）
研究通过实验和模拟探讨镍钴铁氧体与稀土铁氧体异质结构复合材料的磁电耦合特性，揭示其在多功能器件中的应用潜力。
2026-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Large magnetoelectric coupling in multiferroic oxide heterostructures assembled via epitaxial lift-off
外延过渡金属氧化物膜的应变相关功能特性可以通过衬底选择来显著地修改。然而，大的晶格失配阻碍了铁电衬底上的无位错外延生长，其应变状态被施加的电场改变。在这里，我们克服了这种失配的问题，通过沉积的外延膜的铁磁La0.7Sr0.3MnO3的晶格匹配SrTiO 3的单晶衬底上通过SrRuO 3，我们随后溶解的膜，允许无应变的La0.7Sr0.3MnO3的铁电衬底的0.68Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O3 0.32PbTiO 3在不同的晶体取向的转移。铁电畴切换，和伴随的铁电相变，产生大的非易失性的磁化强度的变化，介导的磁畴旋转在由微结构定义的位置-揭示通过高分辨率的矢量图的磁化强度从光电子显微镜数据构建，与X射线磁性圆二色性的对比。在未来，我们的方法可能会被利用来控制任何成分的位错自由外延膜的功能特性。
2020-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Artificial Multiferroics and Enhanced Magnetoelectric Effect in van der Waals Heterostructures
具有铁电和铁磁耦合特性的多铁性材料由于其潜在的通过电场控制磁性的能力而对于多功能器件是重要的，反之亦然。近年来，二维铁磁和铁电材料的发现引起了人们极大的研究兴趣，并为寻找二维多铁性材料带来了希望。然而，本征二维多铁性材料，特别是那些具有强磁电耦合的材料至今仍然很少见。在本文中，使用第一性原理模拟，我们提出了人工二维多铁性通过范德华异质结构形成的铁磁双层三碘化铬（CrI3）和铁电单层Sc2CO2。除了铁磁性和铁电性的共存，我们的计算表明，通过切换的电极化的强度的Sc2CO2，我们可以调整双层CrI3的层间磁耦合之间的铁磁和反铁磁状态。我们进一步揭示了这种强磁电效应是由Sc2CO2中强内建电极化的强度引起的能带排列的急剧变化以及随后双层CrI3层间磁耦合的变化引起的。这些人工多铁性和增强的磁电效应使得范德华异质结构可以实现多功能的纳米电子学。
2020-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Manipulation of magnetic topological textures via perpendicular strain and polarization in van der Waals magnetoelectric heterostructure
本文通过第一性原理计算和原子级模拟，在范德华磁电CrISe/In2Se3异质结构中利用垂直应变或电场，在无外磁场条件下实现了斯格明子/双半子的产生、湮灭、转换、尺寸调控及磁化翻转，并揭示了强Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和可调磁各向异性能的关键作用。
2023-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field control of magnetism in Si3N4 gated Pt/Co/Pt heterostructures
在这项工作中，我们使用X-射线光电子显微镜（XPEEM）显示的磁电耦合氮化硅栅Pt/Co/Pt异质结构的存在。我们观察到磁各向异性的变化的形式的畴壁成核和畴壁波动率的变化作为施加到样品的电场的函数。我们还观察到在Pt/Co/Pt异质结构的自旋重取向转变的形成归因于衬底表面粗糙度的膜厚度附近的区域中的面内和面外磁化的共存;与这样的域配置，我们发现，面内磁化比面外磁化对所施加的电场更敏感。尽管我们在系统中发现了有效的磁电耦合，但氮化硅膜中电荷缺陷的存在阻碍了对磁化的系统静电控制。
2019-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric surface acoustic wave resonator with ultrahigh magnetic field sensitivity
提出了一种基于压电/磁致伸缩异质结构的磁电声表面波（MESAW）型弱磁场传感器。与传统的收集磁场感应电荷的磁电体层压材料或薄膜叠层不同，MESAW检测中心频率的偏移，由于巨大的Δ E效应和相速度色散，中心频率的偏移高度依赖于磁场。考虑到100 Hz的频率精度，磁场灵敏度可达10^（-11）特斯拉。此外，MESAW独特的工作机制允许即使在没有偏置磁场的情况下也能对弱磁场进行宽带检测。
2014-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Sliding Ferroelectricity Induced and Switched Altermagnetism in GaSe-VPSe3-GaSe Sandwiched Heterostructure with Strong Magnetoelectric Effect
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Shaanxi Yanyi Titanium Industry Company Limited（陕西言一钛业有限公司）；Nanjing University（南京大学）
通过滑动铁电性操控GaSe-VPSe3-GaSe异质结实现强磁电耦合的交替磁体，揭示了磁相变的微观机制，为多铁电存储器设计提供新途径。
2026-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Light-Induced Magnetoelectric Effect in van der Waals Magnetic Semiconductor Heterostructures
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Iowa（爱荷华大学）
研究揭示了二维磁半导体异质结中超快光激发导致的磁矩转动机制，通过实验和理论分析表明载流子输运改变垂直磁各向异性，从而触发磁化预cession动力学。
2026-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inverse effect of magnetostriction in magnetoelectric laminates
提出了磁致伸缩/压电异质结构中磁致伸缩逆效应的概念，并从理论和实验上研究了这种逆效应。结果表明，磁致伸缩的逆效应可能是决定磁电耦合机制的重要因素。结果表明，所研究的效果基本上修改的饱和磁致伸缩的整个结构相比，其磁相体，也引起了额外的磁各向异性。我们的考虑提供了有用的洞察应变介导的磁电耦合的基本问题。理解这种效应可能会导致其在原始实验概念中的利用和ME耦合的改进。
2013-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Strain-mediated magnetoelectric effect for the electric-field control of magnetic states in nanomagnets
没有电流的磁电场控制可能会使自旋电子学朝着超低功率方向发生革命。在这里，通过使用机械耦合相场模拟，我们计算证明了应变介导的磁电效应的应用电场控制的异质结构中的磁状态。在由软纳米磁体Co和压电衬底PMN-PT构成的模型异质结构中，探索了由电场激发的磁态的波动性和磁化翻转动力学。研究发现，电场可以驱动单畴纳米磁体进入平衡涡旋态。即使在去除电场或施加反向电场之后，纳米磁体仍保持在涡旋状态，即涡旋状态是极其稳定且非易失的。只有通过利用旋进磁化动力学，180 $^\circ$磁化切换是可能的，在小尺寸的纳米磁体，这是自由的稳定的涡旋状态。通过对电场幅值、脉冲宽度和斜坡时间的精心设计，电场脉冲可以实现确定性的180 $^\circ$开关。最小开关时间小于10 ns。这些结果为低功耗、高可靠性和快速电场控制自旋电子学的设计提供了有用的信息。
2017-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetoelectric effect induced by intrinsic surface stress in ferroic nanorods
在唯象理论的框架下，提出了考虑铁性纳米棒中磁电效应的一般方法。本征表面应力，磁致伸缩和电致伸缩，以及压电和压磁效应包括在自由能。弯曲的纳米颗粒表面下的内在表面应力被证明在铁电和铁磁转变温度和内置的磁场和电场外观，这是成反比的纳米棒半径的移位中发挥重要作用。我们考虑的情况下，二次和线性磁电耦合系数。线性耦合系数与半径无关，而二次耦合系数包括与纳米棒半径成反比的项，因此随着半径的减小而强烈增加。在铁磁和铁电相变点附近由二次磁电耦合引起的预测巨相对介电可调性增加了2-50倍。当半径减小时，二次磁电耦合显著地改变了铁性纳米棒的相图。特别是二阶相变可能变为一阶相变，在零电场和磁场下出现以连续的序参量为特征的三相点态，在外场下出现三临界点。
2007-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Size Dependence of Domain Pattern Transfer in Multiferroic Heterostructures
多铁性异质结构中的磁电耦合可以产生磁各向异性的大的横向调制，使得铁电畴能够压印到铁磁薄膜中。铁磁膜内的交换和静磁相互作用反对这种域的形成。使用微磁学模拟和1-D模型，我们证明了竞争的能量导致的崩溃的域模式转移低于临界域宽度。此外，磁场的旋转导致具有不同磁各向异性的两个标度制度之间的突变。
2014-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Spin current transport in hybrid Pt / multifunctional magnetoelectric Ga0.6Fe1.4O3 bilayers
磁化的低功率操纵是当前自旋电子学中非常受欢迎的目标。非铁磁性大自旋轨道耦合重金属（NM）/铁磁体（FM）异质结构通过由NM自旋霍尔效应（SHE）产生的自旋电流来操纵FM磁化，从而提供了对该问题的响应的有趣元素。使用多功能铁磁体可以提供额外的功能，例如自旋电流产生的电场控制。研究了多功能磁电材料Ga_（0.6）Fe_（1.4）O_3（GFO）与Pt之间的自旋电流转移过程。特别是，通过角度依赖的磁输运测量，我们能够区分磁邻近效应（MPE）诱导的各向异性磁阻（AMR）和自旋霍尔磁阻（SMR）。我们的分析表明，SMR是在所有温度下的主导现象，是唯一一个被认为是接近室温，与Pd/YIG或Pt/YIG异质结中观察到的幅度相当。这些结果表明，磁电GFO薄膜显示出实现的NM/FM氧化物为基础的异质结构的自旋电流产生的电场控制的承诺。
2021-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetocapacitive La0.6Sr0.4MnO3 0.7Pb(Mg0.33Nb0.67)O3 0.3PbTiO3 epitaxial heterostructures
用脉冲激光烧蚀法在LaNiO 3/LaAlO 3（100）衬底上制备了La0.6Sr0.4MnO30.7Pb（Mg0.33Nb0.67）O30.3PbTiO3异质结。铁磁和铁电滞后确定了它们的双铁性。介电行为研究在不同的磁场在很宽的频率和温度范围内显示，在这些异质结构的电容随所施加的磁场。磁电容的出现及其对磁场、磁性层厚度、温度和频率的依赖性表明应变介导的磁电耦合、磁性层的磁阻和Maxwell Wagner效应对所观察到的性质的综合贡献。
2008-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric coupling in the paramagnetic state of a metal-organic framework
尽管磁电效应--磁场对电极化的强度的相互控制和电场对磁性的相互控制--在大量的无机化合物和异质结构中得到了深入的研究，但在有机材料中却很少观察到。在这里，我们证明了在金属有机框架[（CH 3）2NH 2]Mn（HCOO）3，表现出有序-无序型铁电性低于185 K的磁电耦合。磁化率在顺电-铁电转变温度开始偏离居里-外斯定律，表明铁电态的短程磁关联增强。电子自旋共振研究进一步证实了铁电相变后磁态确实发生了变化。然而，铁电极化可以通过施加高磁场来改善。我们解释的磁电耦合在顺磁状态的金属有机框架作为磁弹性效应，修改超交换相互作用和氢键的结果。
2013-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Effective 90-degree magnetization rotation in Co2FeAl thin film/Piezoelectric system probed by microstripline ferromagnetic
利用微带线铁磁共振技术研究了压电致动器与磁致伸缩薄膜复合而成的人工磁电异质结构中的间接磁电耦合。两种不同的模式（扫描场和扫描频率模式）的这种技术已被用来定量探测的间接磁电耦合，并观察电压诱导磁化旋转（90度）。后者已被验证的实验频率变化的均匀模式和扫描频谱的振幅。
2015-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Voltage-Controlled Rotation of Magnetic Anisotropy in the Ni90Fe10/BaTiO3(001) Heterostructure
本研究通过电压调控BaTiO3衬底的铁电畴取向，借助应变传递实现Ni90Fe10薄膜磁各向异性的90°面内旋转，获得了比同类结构高一个数量级的逆磁电耦合系数，为下一代磁电器件提供了新的材料选择。
2025-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Realization of Semiconducting Layered Multiferroic Heterojunctions via Asymmetrical Magnetoelectric Coupling
二维（2D）半导体多铁性材料能够有效地耦合磁性和极化（P）有序，在纳米尺度的基础研究和技术应用中具有重要意义，但在自然界中却很少见。在这项研究中，我们提出了一个通用的机制，通过VDW异质结工程实现半导体二维多铁性，如在一个典型的异质结构组成的磁性双层CrI 3（双CrI 3）和铁电单层In 2Se 3。有趣的是，Se 4p和Cr 3d轨道之间的新型间接轨道耦合，由界面I 5 p轨道介导，在相反的P配置中是可切换的，从而导致意想不到的强非对称磁电耦合机制。因此，随着In_2Se_3引起的铁电势垒的显著增加，在相反的P组态中实现相反的磁序最终导致了Bi-CrI_3/In_2Se_3的新颖的多铁性。最后，我们证明，我们的机制一般可以应用到设计其他VDW多铁性，即使层厚度可调。
2020-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of biferroic properties in La0.6Sr0.4MnO3/0.7 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 0.3 PbTiO3 epitaxial bilayered heterostructures
采用脉冲激光烧蚀技术在LaNiO 3涂层LaAlO 3（100）单晶衬底上制备了由不同厚度的La0.6Sr0.4MnO3（LSMO）和0.7Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O30.3PbTiO3（PMN-PT）组成的双层外延薄膜。这些异质结构的铁电和铁磁特性证实了它们的双铁性。由于晶格应变的影响，双层异质结构的磁化强度和铁电极化强度随着PMN-PT层厚度的增加而增强。这些异质结构的介电性能研究在很宽的温度范围内，在不同的磁场强度建议的弹性应变介导的磁电耦合背后所观察到的磁介电效应的影响，除了在施加的磁场下的界面载流子的重排。
2009-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring ferromagnetism through electrically controlled morphology
人工多铁性材料中的逆磁电耦合通常通过三种可能的机制来模拟：电荷转移、应变介导或离子迁移。在这里，我们展示了一种新的和高度可靠的方法，其中电控形态修改控制的磁电异质结构，特别是铁电PMN-PT（001）衬底上的FexMn1-x铁磁薄膜的铁磁响应。铁电PMN-PT基板目前，在对应于电气开关，完全可逆的形态变化在表面上，对应于FexMn1-x膜的铁磁响应的可再现的修改。通过原子力显微镜进行的形貌分析表明，在施加高达6 kV/cm的正电场后形成表面裂纹，在施加相同幅度的负电压后这些裂纹消失。在operando X射线磁性圆二向色光谱在Fe边缘的FexMn1-x层显示局部的二向色信号的变化高达2.5倍的电驱动的形态状态的函数。这些研究结果突出了形态和表面形貌的作用，作为一个关键方面的磁电耦合，其证明的电可逆修改的磁响应增加了一个新的可能性，在设计的多铁性异质结构与电控功能。
2018-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Finite-size effects on the magnetoelectric response of field-driven ferroelectric/ferromagnetic chains
从理论上研究了一维铁电/铁磁体链在简谐磁场和电场驱动下的耦合多铁性动力学随链长的变化关系。线性磁电耦合由界面处的自旋极化屏蔽电荷主导。我们进行了蒙特卡罗模拟和计算的基础上耦合的Landau-Lifshitz-Gilbert和Landau-Khalatnikov方程显示，净磁化和薄异质结构的总极化，即从界面计数多达10个铁电和铁磁的网站，可以完全逆转的外部电场和磁场，分别。然而，对于较大的系统，仅可以实现一定的磁电控制。
2011-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inversion of ferrimagnetic magnetization by ferroelectric switching via a novel magnetoelectric coupling
尽管已经广泛地研究了几种多铁性材料/异质结构，但是找到用于磁化的电场控制的强磁电耦合仍然具有挑战性。在这里，一种新的界面磁电耦合的基础上的三个组件（铁电偶极子，磁矩，反铁磁秩序）解析制定。作为载流子介导的磁电效应的一种延伸，这种新的耦合被证明可以引起电-磁磁滞回线。提出了采用沿[ $111$ ]轴生长的BiFeO $_3$双层的实现。在不涉及磁相变的情况下，磁化取向可以通过由场效应驱动的载波调制来切换，如使用第一性原理计算所确认的。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dzyaloshinskii-Moriya interaction at disordered interfaces from ab initio theory: robustness against intermixing and tunability through dusting
Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）是稳定非平凡手性磁性织构（如Skyrmions）的关键，在超薄磁性材料和重元素的异质结构中特别强。我们探索通过密度泛函理论计算的可能性，以修改在Co/Pt界面的磁性与化学无序。在这些系统中，我们发现了一个特别的鲁棒性的混合的反。在用第三种元素（所有的$4d$过渡金属和B、Cu、Au和Bi）对界面进行除尘时，预测了Pd的强烈还原。这就为通过混合和除尘的程度来调节湿度提供了可能性。
2018-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature giant magnetotranstance effect in single-phase multiferroics
单相多铁性材料通常被认为是无用的，因为弱的磁电效应，低的工作温度，和小的电极化的强度由磁序诱导。因此，目前对磁电效应应用的研究主要集中在多铁性异质结构和复合材料上。本文报道了单相多铁性材料在外加磁场作用下的室温巨效应。在1000 Oe的低磁场作用下，自旋驱动六角铁氧体BaSrCo2Fe11AlO22和Ba0.9Sr1.1Co2Fe11AlO22的线性磁电系数发生了几个数量级的变化，在室温下产生了巨磁致跃迁（GMT）效应. GMT效应与磁性多层膜中的巨磁电阻（GMR）效应相当，从而为单相多铁性材料的实际应用打开了一扇大门。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Local multiferroic ordering at room temperature in collinear magnetoelectric antiferromagnets induced by flexo-Zeeman coupling
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf e.V.（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心）；Faculty of Physics of Dresden University of Technology（德累斯顿工业大学物理学院）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）；Department of Applied Physics, KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院应用物理系）
本文在简单氧化物Cr2O3中实验证明了特定畴壁可作为室温多铁区域，其机制源于交换作用的各向异性晶体对称性依赖，适用于双亚点阵反铁磁体，为高温自旋驱动多铁性在磁电自旋轨道存储与逻辑中的应用奠定基础。
2026-06-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A backgate for enhanced tunability of holes in planar germanium
University of Basel（巴塞尔大学）
本文提出了一种用于平面锗异质结构的背栅，通过与顶栅结合实现对密度和电场的独立控制，从而调控有效质量、g因子和量子寿命，为量子比特特性工程和双层量子阱的定向调制奠定基础。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Using ultrashort optical pulses to couple ferroelectric and ferromagnetic order in an oxide heterostructure
利用时间分辨二次谐波（SHG）技术研究铁电/铁磁氧化物异质结构，实现了超快时间尺度上电磁序耦合的全光检测和控制.我们利用飞秒光脉冲改变Ba $_{0.1}$ Sr $_{0.9}$ TiO $_{3}$（BSTO）/La $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ MnO $_{3}$（LCMO）异质结的自旋取向，并利用二次谐波选择性地探测铁电响应。在这种异质结构中，泵浦脉冲光激发LCMO中的非平衡准粒子，这些准粒子在几十皮秒的时间尺度上经历自旋晶格弛豫之前与声子快速相互作用。这减少了LCMO中的自旋-自旋相互作用，通过磁致伸缩对BSTO施加应力。然后，这通过压电效应在比从LCMO到BSTO的激光诱导热扩散快得多的时间尺度上修改FE极化。因此，我们已经证明了超快间接磁电效应介导的FE/FM异质结构通过弹性耦合，与时间尺度主要由自旋晶格弛豫FM层。
2015-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Realization of the Axion Insulator State in Quantum Anomalous Hall Sandwich Heterostructures
“磁电效应”是由材料中磁性和电性之间的耦合引起的。拓扑绝缘体（TI）的Z2不变量导致了这种现象的量子化版本，称为拓扑磁电（TME）效应。这种效应可以在一种称为“轴子绝缘体”的新拓扑相中实现，其表面状态都是带隙的，但内部仍然遵守时间反演对称性。我们证明了这样一个阶段，在量子反常霍尔（QAH）三明治异质结构，其中两个成分不同的磁性TI层分离的未掺杂的TI层使用电输运测量。相同样品的磁力显微图像揭示了在不同矫顽场下顶层和底层的顺序磁化反转，这是由于间隔物引起的弱层间交换耦合的结果。当磁化是反平行的，霍尔电阻和霍尔电导显示零平台，伴随着一个大的纵向电阻和消失的纵向电导，表示实现了轴子绝缘体状态。因此，我们的研究结果表明，从建立QAH状态不同的物质相的证据，并提供了一个有前途的平台，实现TME效应。
2018-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Natural van der Waals heterostructural single crystals with both magnetic and topological properties
同时具有磁性和拓扑结构的异质结构是实现奇异拓扑量子态的理想材料，但在合成和工程上具有挑战性。在这里，我们报告的自然磁性范德华异质结构（MnBi2Te4）m（Bi2Te3）n，表现出可控的磁性，同时保持其拓扑表面状态。随着磁性层间距的增加，层间反铁磁交换耦合逐渐减弱，在低于5 K时观察到与磁化强度耦合良好的反常霍尔效应，表现出铁磁磁滞现象。所获得的具有原子级尖锐界面和内禀磁性的均匀异质结构将成为研究量子反常霍尔效应、轴子绝缘体态和拓扑磁电效应的理想平台。
2019-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Giant strain control of magnetoelectric effect in Ta/Fe/MgO
电场控制磁性的探索因其有趣的磁电现象以及自旋电子学的技术进步而受到密切关注。在此，从第一性原理电子结构计算，在过渡金属/铁磁体/MgO（TM/FM/MgO）异质结构中证明了外延应变对电压控制的垂直磁各向异性（VPMA）的巨大影响。通过调整的外延应变在Ta/Fe/MgO作为一个模型系统的TM/FM/MgO，我们发现明显不同的行为的VPMA从V-到Λ-形状的趋势与一个相当大的磁电系数，高达1000 fJ/Vm的顺序。我们进一步揭示了在应变下的VPMA调制主要是由在TM/FM界面处的Ta 5d-Fe 3d杂化轨道的固有的大的自旋轨道耦合所控制的，尽管在FM/MgO处的Fe 3d-O 2 p杂化是决定Ta/Fe/MgO的PMA的部分原因。这些结果表明，外延应变的控制，使工程的VPMA，并提供了物理见解的发散行为的VPMA和磁电系数中发现的TM/FM/MgO实验。
2016-08-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Topological magnetic dipolar interaction and non-local electric magnetization control in topological insulator heterostructures
在拓扑绝缘体中预测的磁电效应使得结合磁性材料和这种绝缘体的异质结构成为自旋电子学应用的有希望的候选者。在这里，我们从理论上考虑的设置，表现出两个良好分离的界面之间的拓扑绝缘体和铁磁绝缘体。我们发现，有一个拓扑磁偶极-偶极相互作用源于长程库仑相互作用。我们解析推导出在两个接口的磁化动力学，并讨论如何可以应用到非本地的远程耦合诱导形成的磁性纹理在一个接口通过适当的门控其他接口。
2016-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-induced giant and persistent changes in the converse magnetoelastic effects in Ni/BaTiO3 multiferroic heterostructure
人工多铁性异质结构中的磁弹性和磁电耦合促进了用于诸如磁场传感器和电写入磁-读存储器设备的设备应用的有价值的特征。在铁磁/铁电异质结构中，应变介导的耦合利用铁电相中的压电/电致伸缩和铁磁相中的磁致伸缩/压磁。这些组合效应的这种真实性可以通过外部扰动（诸如电场、温度或磁场）来操纵。在这里，我们证明了远程控制的可调谐性下的可见光，相干光和偏振光的这些效果。对畴相关的Ni/BaTiO 3异质结构的表面和体相结合的磁性研究表明，通过逆压电、磁弹性耦合和逆磁致伸缩的综合作用，该系统对光照具有很强的敏感性。在薄膜生长过程中，通过界面应变传递，铁电畴结构从四方铁电层完全转移到磁致伸缩层。利用可见光照射，通过光诱导铁电体中的畴壁运动，进而诱导铁磁层中的畴壁运动，来操纵原始铁磁微结构。我们的研究结果模拟了有吸引力的远程控制铁电随机存取存储器写入和磁性随机存取存储器读取应用场景，因此，可以被证明是室温器件应用的新视角。
2022-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric torque in polar magnetic bilayers
Key Laboratory of Quantum Materials and Devices of Ministry of Education, School of Physics, Southeast University（东南大学物理学院量子材料与器件教育部重点实验室）
本文提出通过纯电场实现极性磁性双层中磁化方向快速切换的铁电扭矩机制，为自旋电子器件提供了一种新的高效切换方法。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Axion Insulator State in Hundred-Nanometer-Thick Magnetic Topological Insulator Sandwich Heterostructures
Department of Physics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学物理系）；Department of Physics, Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学物理系）；Materials Research Institute, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料研究所）
研究发现百纳米厚磁性拓扑绝缘体异质结中存在轴子绝缘体态，揭示了厚度对拓扑磁电效应的影响，为探索高阶拓扑绝缘体提供了新平台。
2023-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band Alignment in Black Phosphorus/Transition Metal Dichalcogenide Heterolayers: Impact of Charge Redistribution, Electric Field, Strain and Layer Engineering
本工作的目的是通过密度泛函理论（DFT）模拟研究电荷重新分布、外加层法向电场、外加应变和层工程对黑磷（BP）/二硫化钼（MoS 2）异质结构能带排列的影响。黑磷是一种p型材料，具有高迁移率，机械灵活性和对层数的敏感性。将其与电负性更强的材料结合，MoS 2导致强载流子限制和II型异质结构。层间的电荷重新分布改变了电子亲合规则所预期的能带排列。所施加的外部场、应变和多个BP层提供在II型范围内的能带对准可调性和/或向I型和III型异质结构的过渡。BP/MoS 2异质结构的可调谐性可用作隧道场效应晶体管、具有可调谐势垒高度的整流二极管、可重构FET和电光调制器。此外，考虑单层BP与其他单层过渡金属二硫属化物（TMD）的异质结构表明实现不同能带排列类型的能力。在我们的模拟中，I型排列被发现与二硒化钨（WSe 2）、二硒化钼（MoSe 2）和二硫化钨（WS 2），以及三硫化铪（HfS 2）和二硒化铪（HfSe 2）的III型排列。
2022-08-16 cond-mat.mes-hall 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
Ionic Modulation of Interfacial Magnetism through Electrostatic Doping in Pt/YIG bilayer heterostructure
钇铁石榴石（YIG）的电压调制具有结构紧凑、响应速度快、能量利用率高等优点，具有重要的理论和实际意义，可广泛应用于各种YIG基自旋电子学，如自旋霍尔、自旋泵浦、自旋Seeback效应等。在此，我们对YIG/Pt双层异质结构进行了界面磁性的离子调制，其中Pt的覆盖会显著影响铁磁（FMR）场的位置，从而实现了双层异质结构中磁性的显著增强。YIG（13 nm）/Pt（3 nm）多层异质结构在4.5 V的小偏压下实现了690 Oe的大电压感生FMR场位移。第一性原理理论模拟表明，由于d轨道电子未得到补偿，静电掺杂诱导的Pt 5+离子具有较强的磁有序性。大电压控制铁磁电阻的变化为新型电压可调YIG基自旋电子学奠定了基础。
2018-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Strain and electric field control of magnetic and electrical transport properties in a magneto-elastically coupled Fe3O4/BaTiO3(001) heterostructure
研究了磁弹耦合人工多铁性Fe_3O_4/BaTiO_3异质结构中电场诱导应变对磁、电输运性质的控制。在这种Fe_3 O_4/BaTiO_3异质结构中，Fe_3 O_4薄膜以双边畴的形式外延生长，类似于下面的BaTiO_3（001）衬底的a-c条纹畴。通过原位电场相关的磁化强度测量，我们证明了外延Fe 3 O 4薄膜的磁各向异性和特征Verwey金属-绝缘体转变的外部控制在20-300 K之间的宽温度范围内，通过应变介导的逆磁电耦合。此外，我们观察应变诱导调制的磁性和电输运性质的Fe 3 O 4薄膜的热驱动的本征铁电和结构相变的BaTiO 3基板。原位电场相关的拉曼光谱测量表明，电场并没有显着修改的反相边界缺陷的Fe 3 O 4薄膜，一旦它是热稳定的沉积后的磁性能的修改主要是由应变引起的晶格畸变和磁各向异性。这些结果提供了一个框架，以实现电控制的磁化强度在一个经典的高度相关的过渡金属氧化物。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci
