Interfacial Coupling in Multiferroic-Ferromagnet Heterostructures
我们报告本地探针调查BiFeO 3薄膜和铁磁Co0.9Fe0.1层之间的磁相互作用。在Co0.9Fe0.1中的层内交换耦合的约束下，铁磁体中的多铁性印记导致局部磁化和面内BiFeO 3铁电极化的共线布置。磁各向异性是单轴的，并在面内的有效耦合场的顺序为10 mT的推导。作为多铁性层厚度的函数的测量表明，对于3 nm厚的BiFeO 3膜，多铁性层对磁性层的影响变得可以忽略不计。我们归因于这种故障的交换耦合到一个削弱的反铁磁顺序的BiFeO 3薄膜的基础上，我们的X-射线线性二向色性测量。这些观察结果是一致的界面之间的CoFe的时刻和倾斜的反铁磁矩的BiFeO 3交换耦合。
2013-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Optical diode effect in the room-temperature multiferroic BiFeO$_3
多铁性允许电极化的强度的磁控制和磁化的电控制。这些静态磁电（ME）效应非常有趣：通过电压读取和写入磁状态电流的能力将提供巨大的技术优势。动态或光学ME效应是同样有趣的，因为它们引起单向光传播，最近在低温多铁性观察。这种现象，如果在室温下实现，将允许光学二极管的发展，传输非偏振光在一个，但不是在相反的方向。在这里，我们报告强的单向传输在室温多铁性BiFeO $_3$在千兆赫-太赫兹的频率范围。支持理论将观察到的单向传输归因于自旋电流驱动的动态ME效应。这些发现是实现光学二极管的重要一步，并辅之以利用磁场或电场切换传输方向的能力。
2015-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Low-Symmetry Monoclinic Phases and Polarization Rotation Path Mediated By Epitaxial Strain in Multiferroic BiFeO3 Thin Films
在无铅多铁性BiFeO_3薄膜中观察到了由外延应变驱动的准同型相界，并且应变驱动的相变是等对称的Cc-Cc相变。本文提出在（001）LaAlO_3单晶衬底上外延生长的BiFeO_3相为单斜MC。该MC相不同于在低失配衬底上生长的BiFeO 3薄膜中报道的MA型单斜相，例如SrTiO 3。这不仅证实了同步辐射X射线研究，但也通过piezoresponse力显微镜测量。类四边形相位的偏振矢量位于（100）面，而不是先前报道的（110）面。对MC相的形成进行了唯象分析。这样一个低对称性MC相，其链接到MA相和多相共存打开一个途径，在BiFeO 3薄膜的大压电响应和揭示对可能的极化旋转路径和增强的多铁性BiFeO 3薄膜介导的外延应变的完整理解。这一工作也有助于理解在其他铁电系统中发展新的无铅应变驱动准同型相界。
2010-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale polarization switching mechanisms in multiferroic BiFeO$_3$ thin films
利用压电响应力显微镜研究了具有本征“条状”和"气泡状“多畴结构的BiFeO $_3$多铁性薄膜的铁电开关。使用由扫描探针显微镜尖端施加的局部电场，我们观察到反转的平面外和平面内的偏振分量，与最终的域状态取决于尖端扫描方向。在"气泡状“样品中，实现了偏振的完全控制，面内偏振变化通过面外偏振反转来调节和稳定。在"条状“样品中，本征畴结构影响极化转换，并且在没有面外变化的情况下可能发生面内反转。观察到的开关行为可以很好地与尖端施加的高度不均匀电场的径向和垂直分量相关。
2009-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the atomic and domain structure of epitaxial films of multiferroic BiFeO3
最近的研究表明室温多铁性BiFeO 3（BFO）薄膜的畴壁具有独特的功能。因此，重要的是要了解在这些薄膜中的域形成的机制。高分辨率的X射线衍射和压电力显微镜，结合第一性原理模拟，使我们能够表征的原子和域结构的BFO薄膜生长在（001）-SrTiO 3的压缩应变下，作为厚度的函数。我们推导出一个孪生模型，描述了实验观察，并解释了为什么71 o畴壁是在这些电影中常见的。这种理解为我们提供了一个新的自由度来控制的结构，因此，性能的BiFeO 3薄膜。
2009-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Optical spectroscopy on the photo-response in multiferroic BiFeO$_3$ at high pressure
用光谱学方法研究了BiFeO $_3$单晶的光致效应与压力的关系。在低压下，我们观察到三个光诱导吸收功能的能量分别低于两个晶场激发和吸收开始。这些吸收特征以前归因于激子，可能与超快的光致伸缩效应在BiFeO $_3$。压力引起的吸收特征的红移遵循相应的晶体场激发和吸收起始的压力依赖性，表明它们之间的联系。以上的结构相变在$P_{\mathrm{c1}}\approx{}3.5$ GPa的三个吸收功能消失，表明它们的连接到极性相的BiFeO $_3$。压力引起的光致特征的消失在压力释放时是不可逆的。
2019-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of exchange biased multiferroic $ \mathbf{BiFeO_3} $/$ \mathbf{Ni_{81}Fe_{19}} $ polycrystalline bilayer
研究了不同$ \mathrm{BiFeO_3} $厚度的多晶$ \mathrm{BiFeO_3} / \mathrm{Ni_{81}Fe_{19}} $双层膜的交换偏置特性与温度的关系。使用场冷却协议，交换偏置场的非单调行为显示在交换偏置双层。进行了与$ \mathrm{BiFeO_3} $热活化能相关的另一种热协议，Soeya协议，并揭示了交换偏置场的两步演化。这两种不同方案的结果类似于先前报道的对外延$ \mathrm{BiFeO_3} $的测量所获得的结果，表明驱动机制独立于长程晶体排列（即，外延或多晶）。$ \mathrm{BiFeO_3} $的一个固有特性被认为是热相关磁化反转的驱动机制：$ \mathrm{BiFeO_3} $自旋的倾斜导致对交换耦合的双二次贡献。的磁化反转角行为的温度依赖性同意存在这样的双二次贡献交换偏置双层膜研究。
2016-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the giant linear magnetoelectric effect in perovskite-like multiferroic BiFeO$_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
Mechanisms of exchange bias with multiferroic BiFeO3 epitaxial thin films
我们结合中子散射和压电响应力显微镜研究之间的关系，观察到的CoFeB/BiFeO 3异质结构和BiFeO 3薄膜的多铁性畴结构的交换偏置。我们表明，交换场的规模与铁电和反铁磁畴的大小的倒数，预期从Malozemoff的交换偏置模型扩展到多铁性。因此，极化中子反射仪揭示了在与CoFeB的界面处的BiFeO 3膜中存在未补偿的自旋。鉴于这些结果，我们讨论了可能的策略来切换的铁磁体的磁化由电场使用BiFeO 3。
2007-10-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Heteroepitaxial Growth and Multiferroic Properties of Mn-doped BiFeO3 films on SrTiO3 buffered III-V Semiconductor GaAs
采用脉冲激光沉积法在GaAs（001）衬底上以SrTiO 3（STO）为缓冲层生长了Mn掺杂BiFeO 3（MBFO）薄膜。X射线衍射结果表明，薄膜为纯（00 l）取向，MBFO（100）//STO（100），而STO（100）//GaAs（110）。压电响应力显微镜图像和极化-电场曲线表明，生长在GaAs上的MBFO薄膜具有有效的铁电开关。MBFO薄膜具有良好的铁电性能（2 Pr ~ 92 μC/cm 2，2 EC ~ 372 kV/cm）。在室温下，该异质结构具有饱和磁化强度为6.5emu/cm ~ 3，矫顽场约为123 Oe的铁磁特性。
2013-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Field dependence of the Spin State and Spectroscopic Modes of Multiferroic BiFeO$_3$
多铁性BiFeO $_3$的光谱模式提供了有关非常小的各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的详细信息，这些相互作用是$\TN = 640$ K以下的长波长扭曲摆线的原因。一个微观模型，包括两个DM相互作用和易轴各向异性预测的零场光谱模式，以及它们的分裂和演变沿立方轴施加的磁场。虽然在零场中只有六种模式是光学活性的，但摆线波矢处的所有模式都被磁场激活。摆线的三个磁畴在零磁场下是简并的，但在非零磁场下，其中一个磁畴的能量比另外两个低。测量结果表明，较高能量的域是人口减少约6 T以上，并有一个最大的临界场为16 T，低于临界场为19 T的最低能量域。尽管与测得的光谱频率非常一致，但与测得的光谱强度的一些差异表明，模型中可能缺少其他弱相互作用。
2013-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Field induced phase transitions and phase diagrams in BiFeO_3-like multiferroics
在精确的微磁学分析的基础上，考虑自旋挠曲电相互作用（Lifshitz不变量），研究了多铁性材料的无公度磁结构和相图。研究的对象是在衬底上生长的BiFeO_3类单晶和外延薄膜<111>。主要控制参数是磁场、磁各向异性和薄膜外延应变。我们预测了新的准摆线结构诱导外磁场或外延应变的BiFeO_3-薄膜。对于磁场的两种基本几何形状（平行于晶轴C_3和垂直于晶轴C_3的磁场），我们构造了代表均匀磁态和无公度结构稳定性区域的相图。结果表明，外加磁场的方向对一组磁相、无公度结构的性质、相变特征有显著的影响。在从非公度摆线结构到均匀磁态的转变过程中，揭示了一种新的锥型摆线有序。详细的相图允许估计适当的控制参数的组合（磁场，磁各向异性，交换刚度）所需的摆线有序的破坏对应的过渡到均匀的结构。结果表明，与单晶体相比，多铁性薄膜中抑制旋轮线的临界磁场的大小降低，并且可以通过选择磁场的取向来降低。我们的研究结果可用于应变工程的新的多铁性功能材料的需求。
2013-04-11 cond-mat.mtrl-sci
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
Terahertz radiation by ultrafast spontaneous polarization modulation in multiferroic BiFeO$_3$ thin films
利用飞秒激光脉冲对多铁性BiFeO $_3$薄膜中载流子激发的自发极化进行超快调制，从而产生太赫兹辐射.从BiFeO $_3$薄膜辐射的太赫兹脉冲被澄清，直接反映自发极化状态，引起的记忆效应在一个独特的风格，使太赫兹辐射，即使在零偏置电场。我们的研究结果的基础上，我们展示了潜在的方法，铁电非易失性随机存取存储器的非破坏性可读性和铁电畴成像显微镜使用太赫兹辐射作为一个敏感的探针。
2005-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large elasto-optic effect and reversible electrochromism in multiferroic BiFeO3
光场的控制通常通过单晶铁电或极性化合物如LiNbO 3或石英中的电光或声光效应来实现。近年来，铁电氧化物薄膜技术取得了巨大的进展，该领域现在是电子学、自旋电子学和光电子学等领域的强大驱动力。在这里，我们应用外延应变工程调整BiFeO 3薄膜的光学响应，并发现一个非常大的变化的光学指数与应变，对应于一个有效的弹光系数大于石英。我们观察到一个伴随的应变驱动的光吸收的变化-让人想起压致变色-我们可以通过电场操纵。这构成了可逆的、可恢复的且不受缺陷驱动的电致变色效应。这些发现拓宽了多铁性材料在光子学和薄膜声光器件方面的应用前景，并提出了铁性、压电和光学响应耦合所带来的令人兴奋的器件机会。
2017-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Tunnel magnetoresistance and robust room temperature exchange bias with multiferroic BiFeO3 epitaxial thin films
我们报告的功能化的多铁性BiFeO 3外延薄膜的自旋电子学。第一个例子是通过在具有La 2/3Sr 1/3 MnO 3和Co电极的磁性隧道结中使用BiFeO 3的氧化物层作为隧道势垒来提供的。在这种结构中，在低温下获得了高达30%的正隧道磁电阻。第二个例子是利用BiFeO 3薄膜的反铁磁自旋结构，在室温下在CoFeB铁磁薄膜上产生相当大的（~60 Oe）交换偏置。值得注意的是，交换偏置效应在磁场循环时是稳健的，没有训练的迹象。
2006-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
G-type Antiferromagnetic BiFeO$_3$ is a Multiferroic $g$-wave Altermagnet
本文证明G型反铁磁BiFeO$_3$为$g$波交变磁体，通过非常规能带方案和群论分析揭示其自旋劈裂特征，并探讨铁电切换对交变磁序的影响。
2025-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Localized excited charge carriers generate ultrafast inhomogeneous strain in the multiferroic BiFeO$_3$
我们应用飞秒时间分辨率的超快X射线衍射来监测多铁性BiFeO $_3$薄膜在带隙以上光激发后的晶格动力学。观察到的晶格应变的声速有限的演变表示准瞬时光致应力的纳秒时间尺度上衰减。这种应力表现出不均匀的空间分布证明了布拉格峰的加宽。这些新的数据需要在BiFeO $_3$的光生应力的现有模型的实质性修改：相关的激发载流子必须保持本地化的数据是一致的。
2013-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrical control of magnon propagation in multiferroic BiFeO3 films
自旋波谱的多铁性BiFeO3薄膜的计算使用唯象朗道理论，包括静磁效应。最低频率磁振子色散对自旋波传播矢量与Neel矩的夹角十分敏感。由于尼尔矩的电开关最近已被证明在这种材料中，磁振子色散的灵敏度允许直接电开关的自旋波传播。这种效应可用于构建没有电流脉冲的自旋波逻辑门，潜在地允许降低每个逻辑操作的功耗。
2008-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroic phase transition near room temperature in BiFeO3 films
在高度失配的LaAlO 3衬底上生长的多铁性BiFeO 3薄膜中，我们揭示了两种不同的扭曲多晶型物的共存，导致结构和多铁性的温度依赖性的显着功能。值得注意的是，在360+/-20 K时，高度扭曲的相准伴随着突然的结构变化，从硬铁电体转变为软铁电体，并从反铁磁转变为顺磁。这些耦合的铁电性转变只是在室温以上的承诺，巨大的压电，磁电和压磁响应，在许多应用领域的潜力。
2011-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Controlling spin-orbit torque by polarization field in multiferroic BiFeO3 based heterostructures
在过去的几年里，人们提出了一些在铁磁异质结构中进行电操纵的想法，以发展下一代自旋电子器件。其中，由自旋轨道矩（SOT）驱动的磁化翻转正受到人们的强烈追求。特别是如何控制开关电流密度，以丰富器件的功能，引起了国内外研究者的极大兴趣。本文提出了一种新的方法来调整开关电流，并与相反的自发极化场BiFeO3（BFO）基异质结构显示出巨大的变化，在垂直磁各向异性和SOT感生磁化翻转。利用谐波霍尔电压测量方法估算了类阻尼力矩，计算出极化方向相反的异质结的有效自旋霍尔角变化为272%。在本文的最后，我们还展示了我们的结构在存储器和可重构逻辑器件中的可能应用。
2019-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Effect of epitaxial strain on ferroelectric polarization in multiferroic BiFeO3 films
采用脉冲激光沉积法在SrTiO 3（001）衬底上以SrRuO 3为底电极生长了厚度为40 ~ 960 nm的BiFeO 3多铁性外延薄膜。X射线衍射分析表明，随着薄膜厚度的增加，薄膜的结构由c/a ~ 1.04的角畸变四面体转变为c/a ~ 1.01的块状畸变菱面体。尽管有这种显著的结构演变，但如从沿法线方向的测量计算的，沿着扭曲的伪立方晶胞的体对角线的铁电极化几乎没有变化。
2007-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Singe ferroelectric and chiral magnetic domain of single-crystalline BiFeO$_3$ in an electric field
我们报告极化中子散射和压电响应力显微镜研究毫米级单晶的多铁性BiFeO $_3$。在居里温度以下生长的晶体由单个铁电畴组成。两个独特电极化的强度方向，以及等效的螺旋磁畴的人口，可以通过电场可逆地切换。可以获得具有单- $q$单螺旋自旋螺旋的铁电单畴。这种水平的控制，迄今为止无法实现的薄膜，使单晶BiFeO $_3$的多铁性研究的一个有前途的对象。
2008-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Identifying the Magnetoelectric Modes of Multiferroic BiFeO$_3$
我们已经确定了四个磁电模式的多铁性BiFeO $_3$使用太赫兹光谱测量。通过包括沿电极化的强度方向的易轴各向异性的影响，获得了与观察到的峰的极好的协议。通过扭曲摆线自旋状态，各向异性将$Ψ_{\pm 1}$模式分裂成20和21.5 cm $^{-1}$处的峰，并激活27 cm $^{-1}$处的较低$Φ_{\pm 2}$模式（T=200 K）。在21.5 cm $^{-1}$处，用上$Ψ_{\pm 1}$模式识别电磁振子。我们的结果也解释了最近的拉曼和非弹性中子散射测量。
2012-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric-field-controlled directional growth of ferroelectric domains in multiferroic BiFeO3 films
本文描述了在邻位（001）SrTiO_3衬底上外延生长的多铁性BiFeO_3薄膜中铁电畴的定向生长。详细的薄膜结构分析表明，应变梯度，它可以创建一个对称性破缺的铁电双阱电位，导致铁电畴生长的电场的影响下，优先方向性。我们的研究结果表明，通过对铁电薄膜施加约束，如应变梯度，用电场控制畴生长方向的可能性。
2009-09-30 cond-mat.mes-hall 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
In situ resonant photoemission and X-ray absorption study of the BiFeO3 thin film
采用脉冲激光沉积（PLD）技术制备了多铁性铁酸铋（BiFeO 3）薄膜。用原位光电子能谱（PES）和X射线吸收谱（XAS）研究了薄膜的电子结构。Fe 2 pPES谱和XAS谱均表明Fe离子形式上处于+3价态。Fe 2 p和O K边XAS谱表明，氧八面体晶体配位场使Fe 3d态分裂为t2 g和eg态.价带Fe 2 p-3d共振光电子能谱结果表明，Fe 3d和O 2 p的杂化在BiFeO 3薄膜的多铁性中起重要作用。
2015-11-24 cond-mat.mtrl-sci
The Magnetoelastic Distortion of Multiferroic BiFeO$_3$ in the Canted Antiferromagnetic State
利用太赫兹光谱，我们表明，自旋波频谱的多铁性BiFeO $_3$在其高场倾斜反铁磁态是很好地描述了违反菱面体对称性的自旋模型。我们证明了倾斜反铁磁态的单斜畸变是由晶格和两个几乎反平行的自旋之间的单离子磁弹性耦合引起的。修正的自旋模型BiFeO $_3$包含两个新的单离子各向异性项，违反菱面体对称性，并依赖于磁场的方向。
2020-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anomalous coercivity enhancement with temperature and tunable exchange bias in Gd and Ti co-doped BiFeO$_3$ multiferroics
研究了温度对Bi $_{0.9}$ Gd $_{0.1}$ Fe $_{1-x}$ Ti $_x$ O $_3$（x = 0.00-0.20）多铁性体系磁性的影响。出乎意料的是，该多铁性系统的矫顽场（$H_{c}$）随着温度的升高而增加。在x = 0.10的样品中，即在具有Bi $_{0.9}$ Gd $_{0.1}$ Fe $_{0.9}$ Ti $_{0.1}$ O $_3$的组成的样品中，矫顽场和剩磁在宽的温度范围内高于x = 0.00和0.20的组成的样品。因此，我们已经进行了广泛的样品x = 0.10的温度依赖磁化实验。在不同温度下的磁滞回线表现出向磁场轴的不对称位移，这表明该材料系统中存在交换偏置效应。磁滞回线也进行了在150 K和250 K的温度从300 K在各种冷却磁场（$H_{cool}$）的样品冷却下来。交换偏置场（$H_{EB}$）值随$H_{cool}$而增加，随温度而降低。$H_{EB}$值可通过在高达250 K的温度下的场冷却来调节。
2015-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-Dependent Interplay of Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Single-Ion Anisotropy in Multiferroic BiFeO$_3$
利用非弹性中子散射实验详细测量了多铁性BiFeO $_3$中低能磁振子激发随温度的变化。1毫电子伏左右的独特功能直接与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和一个小的单离子各向异性的相互作用。这些和交换相互作用的温度依赖性通过拟合测量的磁振子色散与自旋波计算确定。谱最适合易轴型磁各向异性和推导的交换和各向异性参数使我们能够确定的磁摆线的非谐性。然后，我们得出的自旋哈密顿量的参数随温度的变化和BiFeO $_3$的物理性质和结构变形之间的直接联系。
2014-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism-induced second-order nonlinear optical responses in multiferroic BiFeO$_3$
本文扩展了SHG数值计算公式以包含磁性系统，计算了多铁BiFeO$_3$的磁性诱导二阶非线性光学响应，发现其SHG和BPVE显著且可由磁化反转调控，对AFM自旋电子学及多铁光伏器件应用具有重要意义。
2024-06-19 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of the multiferroics BiFeO$_{3}$, Bi$_{2}$FeCrO$_{6}$, and BiCrO$_{3}$: Structure, polarization, and magnetic ordering temperature
我们提出了一个{ \it ab initio}密度泛函理论研究的三个铋基多铁性，BiFeO $_{3}$，Bi $_{2}$ FeCrO $_{6}$，和BiCrO $_{3}$。我们讨论了这三个系统的晶体和电子结构的差异，我们表明，LDA+ $U$方法的应用是必不可少的，以获得真实的结构参数Bi $_{2}$ FeCrO $_{6}$。我们计算所有三个系统的磁最近邻耦合常数，并显示如何安德森的超交换理论可以应用到解释这些耦合常数的符号和相对大小。从耦合常数，然后我们得到一个平均场近似的磁有序温度。通过对这三种系统的比较，我们讨论了在室温以上设计具有大磁化强度的多铁性材料的可能性。
2005-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic optical properties of rhombohedral and tetragonal thin film BiFeO$_3$ phases
用Mueller矩阵椭圆偏振法研究了室温下多铁性BiFeO $_3$薄膜的各向异性光学性质。报道了在LaAlO $_3$和SrTiO $_3$单晶衬底上外延生长的四方形和菱形形BiFeO $_3$相在0.6和6.5 eV光谱范围内的全介电张量。应变驱动的各向异性变化和跃迁位移以及亚带隙多粒子激发的证据被发现。跃迁位移，主要是更高的能量的高应变四方形的BiFeO $_3$相在LaAlO $_3$，是指示能带结构的差异。此外，通过压电力显微镜研究证实的光学建模显示，双变BiFeO $_3$在LaAlO $_3$上的平均极化方向不平行于晶体学[001]方向，而是倾斜约$7^{\circ}$。光谱权重分析揭示了相位相关的差异，强调光学光谱的理论计算需要进一步改进，以适当地考虑电子和激子的相关性，以充分了解多铁性BiFeO $_3$。
2015-08-24 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
Terahertz spectroscopy of spin waves in multiferroic BiFeO$_3$ in high magnetic fields
研究了低温下单铁电畴\BFO /晶体远红外主动磁模的磁场依赖性。沿[001]（伪立方）轴，在接近临界场18.8T时，模软化，此时摆线结构转变为均匀倾斜反铁磁态，出现一个新的强模，该模具有线性场依赖性，并至少持续到31 T.一个微观模型，包括两个\DM /相互作用和易轴各向异性描述密切的零场光谱模式，以及它们的分裂和演变中的磁场。理论与实验的良好一致性表明，所提出的模型为这种多铁性材料的未来技术应用提供了基础。
2013-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain Dependent Spin Hall Magnetoresistance in the Multiferroic Antiferromagnet BiFeO$_3$
本研究探究了不同衬底上外延BiFeO$_3$薄膜的应变相关自旋霍尔磁电阻，发现两类样品SMR温度依赖特性不同，结合DFT揭示其源于磁场与氧八面体旋转、自旋自由度的耦合差异。
2023-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A multiferroic on the brink: uncovering the nuances of strain-induced transitions in BiFeO$_3$
铋铁氧体（BiFeO $_3$）是已知的极少数单相多铁性材料之一。虽然本体化合物是菱面体（R），但在这种材料中发现了外延应变诱导的结构转变为所谓的“超四方相”（T相），这引发了一系列研究活动，重点是了解这种相变及其可能的功能。BiFeO $_3$的亚稳相也是多铁性的，具有巨大的铁电极化和共存的反铁磁有序，但最重要的是，它是应变弛豫诱导相混合物及其出色的压电和磁电响应，继续吸引和激励物理学家和材料科学家社区。本文综述了T相和混合相BiFeO $_3$系统的研究进展。我们首先简要总结了T相的历史，并分析了文献中报道的各种相的结构。然后，我们解决重要的问题，对称性和八面体旋转模式和（尚未探索）的重要作用，化学在形成的亚稳T相。我们随后描述的相变在这种材料，以及如何这些可能持有的承诺，大磁电响应。最后，我们指出了一些固有的实验挑战，这样一个系统的研究，以及如何克服这些挑战的潜在途径。我们的目的是通过这项工作来强调重要的问题，在我们看来，社区应该仔细考虑这些问题，以便将这种迷人的材料系统用于新的功能范例。
2015-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast light-induced shear strain probed by time-resolved X-ray diffraction: the model multiferroic BiFeO$_3$ as a case study
在极短的时间尺度上实现复杂系统的光控制，产生了具有广阔应用前景的丰富物理学。虽然至关重要，但纵向和剪切光致应变的定量测定仍然具有挑战性。在这里，通过仔细检查使用皮秒时间分辨X射线衍射实验在BiFeO $_3$的不对称布拉格峰对$(\pm h01)$，我们同时确定的纵向和剪切应变。这些应变的相对幅度可以解释，只有当热和非热过程有助于声学声子光生过程。重要的是，我们还揭示了由于准纵向和准横向声模的相互作用，以及我们的模型再现的纵向应变相对于剪切的动态响应的差异。
2020-07-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
An analysis of derivative absorption spectroscopy of multiferroic bismuth ferrite materials
本研究通过分析块体、纳米结构和薄膜BiFeO3的PDF和CDF，识别了电子跃迁并计算了Urbach尾带能量，揭示了其复杂能带结构。
2025-06-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large Enhancement of Properties in Strained Lead-free Multiferroic Solid Solutions with Strong Deviation from Vegard's Law
通过化学掺杂与应变工程协同，在BiFeO3-BaTiO3固溶体外延薄膜中实现偏离Vegard定律的显著多铁性增强，获得超越母体的优异铁电与磁性能，为无铅室温多铁材料提供新途径。
2024-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Phase transition close to room temperature in BiFeO3 thin films
BiFeO 3（BFO）多铁性氧化物具有复杂的相图，可以通过适当的衬底诱导的应变在外延膜映射。通过使用拉曼光谱，我们最终表明，薄膜的所谓supertetraxite T-BFO相，稳定的压缩应变下，显示可逆的温度诱导的相变在约100 \circ，从而接近室温。
2011-07-28 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of spontaneous polarization in multiferroic BiFeO$_3$
采用密度泛函理论和LSDA+U方法，在局域自旋密度近似下计算了铁电体BiFeO $_3$的基态结构和电子性质.晶体结构被计算为菱形空间群$R3c$，电子结构被发现是绝缘和反铁磁的，都与现有的实验非常一致。预测了90-100 $μ$ C/cm $^2$的大铁电极化，与铁电相中的大原子位移和最近的实验报告一致，但与早期实验相差一个数量级。一种可能的解释是，后者可能遭受了大的泄漏电流。然而，过去和当代的测量结果与现代偏振理论相一致，这表明报告的偏振范围可能对应于结构空间中不同的切换路径。需要对充分表征的散装样品进行现代测量，以证实这一解释。
2004-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A coupled magneto-structural continuum model for multiferroic $\mathrm{BiFeO}_3$
本文提出一种结合铁电相场方法和微磁模拟的连续介质模型，用于自洽描述多铁性BiFeO3的磁-结构耦合特性，为研究其畴壁拓扑、自旋波传输及动态磁电切换等介观特性奠定了基础。
2023-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective strain tuning of nonequilibrium multiferroic dynamics in BiFeO$_\text3$
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本研究通过原位拉伸应变选择性调控多铁性BiFeO3中与铁电和磁有序相关的光致晶格动力学，发现应变显著抑制铁电位移的超快减小，但对氧八面体旋转动力学不敏感，为关联材料超快相控制提供了新途径。
2026-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Engineering magnetic domain wall energies in multiferroic BiFeO$_3$ via epitaxial strain
本研究利用第一性原理计算发现，外延应变可调控多铁BiFeO$_3$的磁相互作用，并预测在-1.5%至-0.5%压应变下可出现反铁磁斯格明子等拓扑稳定磁性状态。
2023-11-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Structure and spin dynamics of multiferroric BiFeO$_3$
多铁性材料由于在单一的化合物中铁电和（反）铁磁基态共存而引起了人们极大的兴趣。它们为新物理学和潜在的新颖设备提供了一个令人兴奋的平台。BiFeO $_3$是一种性能优异的多铁性材料。它是唯一已知的具有$T_\mathrm{C}\approx 1100~ \mathrm{K}$和$T_\mathrm{N}\approx 650~\mathrm{K}$的室温多铁性，并且表现出最大的自发极化之一，$P\approx 80~μ\mathrm{C/cm}^2$。同时，它还具有一个周期为630 Ω的极长的磁旋轮线结构，这是由于对称交换作用与反对称Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）作用之间的竞争而产生的. DM相互作用和单离子各向异性之间也存在有趣的相互作用。在这篇综述中，我们试图描绘一个完整的画面散装BiFeO $_3$的结构和动力学性质的自旋和晶格部分，以及它们的磁电耦合。
2014-09-01 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
Ptychographic nanoscale imaging of the magnetoelectric coupling in freestanding BiFeO$_3$
本文利用软X射线叠层衍射成像技术对80 nm自由站立BiFeO$_3$薄膜进行纳米尺度成像，同时分辨铁电畴和64 nm周期反铁磁自旋回旋结构，直接可视化其强磁电耦合及畴结构。
2024-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field Induced Reversible Switching of the Magnetic Easy-axis in Co/BiFeO3/SrRuO3/SrTiO3 Heterostructures
由多铁性实现的磁性的电场（E场）控制具有彻底改变受高能量耗散困扰的当前存储器装置的前景的潜力。到目前为止，这种电场控制的多铁性方案在室温下仅使用在DyScO 3（参考文献1和2）上生长的BiFeO 3（BFO）膜来证明，DyScO 3是一种独特且昂贵的衬底，其在BFO中产生特定的铁电畴图案。在这里，我们展示了可逆的电场诱导开关的Co层的磁性状态的Co/BFO（001）薄膜异质结构上的SrTiO 3衬底上制造。Co层的矫顽力和剩磁的角度依赖性表明，由于在BFO上交替施加正、负电压脉冲，其易磁化轴在SrTiO 3的（100）和（110）晶向之间可逆地来回切换45°。Co层的介电常数随电压的变化在两种状态之间表现出滞后行为。为了解释这一现象，我们还首次利用中子衍射测量了BFO薄膜中反铁磁G型畴的精确倾斜角。这些结果提出了一种途径，以实现低功耗和非易失性磁电子器件的硅晶片上集成BFO为基础的设备。
2016-11-22 cond-mat.mtrl-sci
BiFeO3/La0.7Sr0.3MnO3 heterostructures deposited on Spark Plasma Sintered LaAlO3 Substrates
采用脉冲激光沉积法在抛光的放电等离子烧结LaAlO 3（LAO）多晶衬底上生长了BiFeO 3（BFO）/ La0.7Sr0.3MnO3异质结构薄膜。多晶LAO衬底和BFO薄膜的局部特征在于使用电子背散射衍射（EBSD），这证实了高品质的本地每个衬底晶粒上的外延生长。压电力显微镜被用来成像和开关的压电畴，结果是一致的铁电变体与表面法线的相对取向。这种高通量的合成过程开辟了路线，以广泛调查的电子性能作为复杂的氧化物薄膜合成中的晶体取向的函数。
2014-02-15 cond-mat.mtrl-sci
The beta Phase of Multiferroic Bismuth Ferrite and its beta-gamma Metal-Insulator Transition
我们发现，外延（001）薄膜的多铁性铁酸铋BiFeO 3在室温下是单斜的，而不是像以前报道的四面体或菱面体。我们报告了一个正交有序无序β相之间的820 C和950 C与早期的报告相反。（001）BiFeO 3薄膜中的单斜-正交相转变序列（单晶中的斜方-正交相转变）类似于BaTiO 3或PbSc 1/2 Ta 1/2 O3。转变为立方$γ$相导致在950 ℃附近的正交立方β-γ转变处带隙突然向零塌陷（绝缘体-金属转变）。这种转变类似于Ba0.6K0.4BiO3中的金属-绝缘体转变。
2007-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Influence of strain and oxygen vacancies on the magnetoelectric properties of multiferroic bismuth ferrite
采用第一性原理密度泛函理论计算了多铁性材料BiFeO 3的铁电极化和弱铁磁磁化强度与应变和氧空位的关系。发现电极化的强度与应变相当无关，与大多数常规钙钛矿铁电体形成鲜明对比。它也不受氧空位或应变和氧空位的组合存在的显著影响。磁化强度也不受应变的影响，然而氧空位的掺入可以轻微地改变磁化强度，并且还导致Fe^{2+}的形成。这些结果进行了讨论，根据最近的实验BiFeO_3的外延膜，报告了一个强烈的厚度依赖性的磁化强度和极化。
2005-02-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence for charge mediated coupling in Fe-Ga/PMN-PT composite multiferroic
本研究通过XMCD和FMR实验及从头计算，证实Fe-Ga/PMN-PT复合多铁材料中存在电荷介导的磁电耦合，并发现可调谐的垂直磁各向异性。
2024-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Photoconductivity and photo-detection response of multiferroic bismuth iron oxide
我们报道了在预图案化叉指电极上生长的面内BiFeO 3（BFO）薄膜的可见光检测。在42 V的小偏压下，BFO薄膜的光电流与暗电流之比为40：1，光敏能力提高了15000 s（4 h）。近60%的光致载流子在1.0 s内衰减，并遵循双指数衰减模型。在373 K下，光的影响不会显著增加暗电流，可能是由于迁移率降低。亚带隙弱单色光（1 mw/cm 2）显示光载流子增加一倍。
2014-03-26 cond-mat.mtrl-sci
