Multiferroic clusters: a new perspective for relaxor-type room-temperature multiferroics
Leonard F. Henrichs, Oscar Cespedes, James Bennett, Joachim Landers, Soma Salamon, Christian Heuser, Tim Helbig, Oliver Gutfleisch, Doru C. Lupascu, Heiko Wende… 展开作者
Leonard F. Henrichs, Oscar Cespedes, James Bennett, Joachim Landers, Soma Salamon, Christian Heuser, Tim Helbig, Oliver Gutfleisch, Doru C. Lupascu, Heiko Wende, Wolfgang Kleemann, Andrew J. Bell
备注：
Pre-peer review version. Neutron diffraction data are missing with respect to final article
Multiferroics are promising for sensor and memory applications, but despite all efforts invested in their research no single-phase material displaying both ferroelectricity and large magnetization at room-temperature has hitherto been reported. This situation has substantially been improved in the novel relaxor ferroelectric single-phase , where polar nanoregions (PNR) transform into static-PNR (SPNR) as evidenced by piezoresponse force microscopy (PFM) and simultaneously enable congruent multiferroic clusters (MFC) to emerge from inherent ferrimagnetic Bi(Fe,Co)O3 regions as verified by magnetic force microscopy (MFM) and secondary ion mass spectrometry (SIMS). On these MFC, exceptionally large direct and converse magnetoelectric coupling coefficients, at room-temperature, were measured by PFM and MFM respectively. We expect the non-ergodic relaxor properties which are governed by the Bi0.5K0.5TiO3 component to play a vital role in the strong ME coupling, by providing an electrically and mechanically flexible environment to MFC. This new class of non-ergodic relaxor multiferroics bears great potential for applications. Especially the prospect of a ME nanodot storage device seems appealing.
Strain-Induced Relaxor Multiferroicity at Room Temperature in Hexaferrite BaFe12O19 Thin Films
Cornell University（康奈尔大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼兹晶体生长研究所）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；University of Tennessee（田纳西大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of North Texas（北德克萨斯大学）；University of Southern California（南加州大学）；Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science（康奈尔纳米科学卡弗里研究所）
Coexistence of Ferroelectric and Relaxor-like Phases in a Multiferroic Solid Solution (1-x)Pb(Fe$_{1/2}$Nb$_{1/2}$)O$_3$-xPbMnO$_3$
Institute of Physics, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院物理研究所）；Frantsevich Institute for Problems in Materials Science, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院弗兰采维奇材料科学问题研究所）；Ye. O. Paton Institute of Materials Science and Welding, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”（乌克兰国立技术大学“伊戈尔·西科尔斯基基辅理工学院”叶·奥·帕顿材料科学与焊接研究所）
Emergence of strong room-temperature ferroelectricity and multiferroicity in 2D-Ti$_3$C$_2$T$_x$ free-standing MXene film
二维（2D）多铁性材料是智能技术发展的关键候选材料。在这里，我们采用了一种简单的合成方法来实现人们期待已久的开发铁电和多铁性2D材料的梦想，特别是在称为MXenes的新型材料中。蚀刻的Ti $_3$ C $_2$ T $_x$ MXene首先在HF处理之后合成，然后进行分层工艺以成功合成自支撑Ti $_3$ C $_2$ T $_x$膜。然后将自支撑膜在室温下暴露于空气以及在不同温度下加热以形成衍生自Ti $_3$ C $_2$ T $_x$ MXene本身的TiO $_2$层。TiO $_2$是一种初期铁电材料，具有复合铁电相。结构和形貌分析证实了自支撑膜的成功合成，拉曼光谱揭示了不同相的TiO $_2$的形成。铁电体的测量表明，在室温下的一个明确的极化滞后回线。此外，在薄膜中观察到的磁滞表明在室温下的铁电和铁磁相之间的耦合的可能性。还进行了磁电耦合测试，其显示在施加的磁场下的清晰的、可切换的自发极化。这是首次报道室温下二维自支撑MXene薄膜中存在铁电相和多铁性耦合，这开辟了室温下基于二维材料的电和磁数据存储应用的可能性。
Effect of Temperature, Pressure and Aging time on the Relaxation Dynamics of Bi0.9Gd0.1Fe0.9Mn0.1O3 System: Direct Evidence of Glassy State and Pressure Induced Relaxor Behavior
Structure and relaxor ferroelectric behavior of novel tungsten bronze type ceramic, Sr5BiTi3Nb7O30
采用传统固相反应法制备了一种新型无铅钨青铜陶瓷Sr 5 BiTi 3 Nb 7 O30。室温晶体结构显示出中心对称空间群为P4/mbm的平均结构。介电常数的温度依赖性表明，Sr 5 BiTi 3 Nb 7 O30是一个铁电弛豫体，其Tm接近260 K。与Sr 6 Ti 2Nb 8 O30相比，该陶瓷表现出更强的频散和更低的相变温度。一个宏观的和唯象的统计模型来描述它们的介电响应的温度依赖性。计算得到的Sr 5 BiTi 3 Nb 7 O30和Sr 6 Ti 2Nb 8 O30的极性纳米区（PNR）尺寸表明，前者较强的扩散相变与A位和B位的无序有关.较小的PNR可以在较低的温度下被激活，但具有较小的电偶极矩。这是具有较低Tm和介电常数的Sr 5 BiTi 3 Nb 7 O30的弛豫行为的起源。PNR与具有极性空间群P4 bm的局部结构有关，这有助于弛豫行为的介电频率色散。这一工作为钨青铜型氧化物弛豫铁电体的发展开辟了一条有希望的可行途径。
Phase transitions in multiferroic BiFeO3 crystals, thin-layers, and ceramics: Enduring potential for a single phase, room-temperature magnetoelectric 'holy grail'
Prediction of new multiferroic and magnetoelectric material Fe3Se4
目前，具有磁电耦合的多铁性材料在新型存储器件领域有着广泛的应用。在室温下制备具有强耦合铁电和亚铁磁有序结构的多铁性材料具有挑战性。硒化铁（Fe_3Se_4）单晶在室温下表现出铁电有序和磁有序共存的II型多铁性。我们研究了铁电金属Fe_3Se_4的晶格不稳定性、电子结构、铁电、亚铁磁有序和输运性质。态密度显示出在费米能级附近Fe-3d和Se-4p态的相当大的杂化，证实了其金属行为。Fe阳离子的磁矩遵循II型亚铁磁和铁电有序，计算出的总磁矩为4.25每晶胞（Fe 6 Se 8）。Fe-Se的强共价键性质导致其铁电性质。此外，对称性分析表明，3d-t2 g轨道有序的Fe亚晶格的倾斜是由于Jahn-Teller（JT）畸变引起的。这项研究为利用多铁性材料发展自旋电子学相关技术提供了进一步的见解。
Theoretical description of anomalous properties of novel room temperature multiferroics Pb(Fe1/2Ta1/2)x(Zr0.53Ti0.47)1-xO3 and Pb(Fe1/2Nb1/2)x(Zr0.53Ti0.47)1-xO3
Engineering room-temperature multiferroicity in Bi and Fe codoped BaTiO3
Fe掺杂到BaTiO 3中，稳定了顺电六方相，代替了铁电四氢呋喃[P. P. et al. Phys. Rev. B，101，064409（2020）]。我们发现，同时掺杂的Bi和Fe到钛酸钡有效地提高了磁电（ME）多铁性响应（铁磁性和铁电性）在室温下，通过仔细调整的Fe价态，随着控制恢复的铁电性，四相。随着Bi掺杂量的增加，Ba_（1-x）Bi_xTi_（0.9）Fe_（0.1）O_3（0<x<0.1）样品的介电常数随温度的变化逐渐增大，介电损耗角正切值逐渐减小，这使得Bi-Fe共掺杂量较高的样品（x=0.08）有望用作室温高k介电材料。有趣的是，x=0.08（Bi-Fe共掺杂）样品不仅被发现在室温下比x=0（仅掺杂Fe）强铁电性（~20倍）和铁磁性（~6倍），而且还观察到更好的绝缘性（更大的带隙），具有更大的ME耦合的间接特征，如从磁矫顽场随着温度降低的异常减少所指示的。因此，室温ME多铁性已被设计在Bi和Fe共掺杂的BTO（钛酸钡）化合物。
Direct Imaging of Temperature Evolution of Polar Nanoregions and Chemically Ordered Regions in PMN Relaxor: Evidence for Polar Phase Percolation
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿跨学科研究院）；Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University（东北大学先进材料多学科研究中心）；Shizuoka University（静冈大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
