In the past years, magnetism-driven ferroelectricity and gigantic magnetoelectric effects have been reported for a number of frustrated magnets with spiral magnetic orders. Such materials are of high current interest due to their potential for spintronics and low-power magnetoelectric devices. However, their low magnetic order temperatures (typically <100K) greatly restrict their fields of application. Here we demonstrate that the stability domain of the spiral phase in the perovskite YBaCuFeO5 can be enlarged by more than 150K through a controlled manipulation of the Fe/Cu chemical disorder. Moreover we show that this novel mechanism can stabilize the magnetic spiral state of YBaCuFeO5 above the symbolic value of 25°C at zero magnetic field. Our findings demonstrate that the properties of a magnetic spiral, including its wavelength and stability range, can be engineered through the control of chemical disorder, offering a great potential for the design of materials with magnetoelectric properties beyond room temperature.
本文提出了一种计算具有螺旋磁结构的系统的电子结构的方案。该方法是基于KKR(Korringa-Kohn-Rostoker)格林函数形式主义,它允许结合CPA(相干势近似)合金理论来处理化学无序材料。它适用于磁性随机合金Fe $_x$ Ni $_{1-x}$、Fe $_x$ Co $_{1-x}$和Fe $_x$ Mn $_{1-x}$。对这些系统的磁结构稳定性进行了分析。对于Fe、$_x$、Ni、$_{1-x}$,确定了自旋刚度随浓度的变化关系,发现与实验符合得很好。进行自旋螺旋计算的纵向动量依赖磁化率计算纯元素系统(铬,镍)是在非磁性状态,以及随机合金(银$_x$铂$_{1-x}$)。得到的磁化率被用来分析这些系统的顺磁状态的稳定性。
Quantum order by disorder in frustrated diamond lattice antiferromagnets
本文提出了一个受抑金刚石晶格反铁磁体的量子理论。考虑到量子涨落作为缓解自旋阻挫的主要机制,我们发现了一个丰富的相图,除了Néel相外,还包括六个具有共面螺旋有序的相。通过计算这些有序相的比热,我们得到了$(k,k,0)$ -螺旋有序与实验比热数据之间的显着协议的金刚石晶格尖晶石化合物MnSc $_2$ S $_4$,Co $_3$ O $_4$和CoRh $_2$ O $_4$,即比热数据是一个强有力的证据$(k,k,0)$ -螺旋有序在所有这些材料.这一预测可以在未来的中子散射实验中进行测试Co $_3$ O $_4$和CoRh $_2$ O $_4$,并与现有的中子散射数据MnSc $_2$ S $_4$是一致的。基于这一协议,我们推断挫折和量子涨落的强度之间的单调增加的关系。
Relaxor ferroelectric behavior and intrinsic magnetodielectric behavior near room temperature in Li2Ni2Mo3O12, a compound with distorted honeycomb and spin-chains
保持当前的兴趣,以确定材料的内在磁介电行为在室温附近,并与新的热释电电流异常,我们报告的温度和磁场依赖的行为的复介电常数和热释电电流的氧化物,Li 2Ni 2 Mo 3 O 12,含有磁性离子(扭曲)蜂窝和链的安排和有序磁低于8 K。介电数据揭示了在160-240 K范围内存在弛豫铁电行为,并且在该温度范围内也存在相应的拉曼模式异常。热电流行为也与这种解释一致,有趣的是,热电流峰值温度与极化温度相关。~ 7 Li NMR研究表明,该化合物存在晶体学无序,这种无序是导致弛豫铁电性质的局部电场随机性的重要原因。另一个值得注意的观察结果是,在300 K下,施加磁场时,介电常数显著降低至约-2.4%,其幅度随温度略微变化。小的损耗因子值验证在室温下的磁介电效应的固有行为。
Phase transitions in multiferroic BiFeO3 crystals, thin-layers, and ceramics: Enduring potential for a single phase, room-temperature magnetoelectric 'holy grail'
Linear magnetoelectric effect as a signature of long-range collinear antiferromagnetic ordering in the frustrated spinel CoAl2O4
A位阻挫磁性尖晶石CoAl_2 O_4的基态是共线反铁磁有序态还是螺旋自旋液态一直是一个有争议的问题,因为两种竞争相互作用的比值J_2/J_1位于这两种基态的边界附近。本文通过对磁电效应的研究和蒙特卡罗模拟,讨论了不同Co2+/Al 3+位序的CoAl 2 O 4的磁基态.低位序CoAl 2 O 4在磁有序温度以下表现出线性磁电效应。随着无序度的增加,磁电效应被抑制,并且具有14%无序度的样品表现出没有磁电效应的自旋玻璃行为。蒙特卡罗模拟支持了实验结果,并表明位序无序抑制了长程反铁磁有序并诱导了自旋玻璃态。由于线性磁电效应需要长程磁有序,我们认为低位无序的CoAl_2 O_4的基态是共线反铁磁体。
Fractional vortices in a spin-isotropic spiral spin liquid
University of Oslo(奥斯陆大学);Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie(柏林亥姆霍兹材料能源研究中心);Freie Universität Berlin(柏林自由大学);The University of Tokyo(东京大学)
Spiral magnetism and chiral superconductivity in Kondo-Hubbard triangular lattice model
在参考文献\cite{faye2018phase}在Kondo-Hubbard正方晶格上发现反铁磁相和Kondo单重相的基础上,我们利用变分集团近似(VCA)研究了具有$120^{o}$自旋取向的二维三角晶格上这些相之间的竞争.除了局域(杂质)和导电(巡游)电子之间的反铁磁交换相互作用$J_{\perp}$外,我们的模型还包括导电电子的局域排斥$U$和杂质之间的海森堡相互作用$J_H$.在半填充时,我们得到了$(J_{\perp}, U J_{\perp})$和$(J_{\perp}, J_{H})$两个平面上的量子相图。我们确定了一个远程,三个亚晶格,螺旋磁秩序占主导地位的小$J_{\perp}$和中等$U$的相图,而近藤单线相变得更稳定,在大$J_{\perp}$。从螺旋磁序到近藤单重态相的转变是一个二级相变。在$(J_{\perp}, J_{H})$平面上,我们观察到$J_H$的作用是减少了近藤单重态相,为螺旋磁有序相提供了更大的空间。还介绍了螺旋磁序参量的一些小磁振荡。在有限掺杂和忽略螺旋磁性的情况下,我们发现了具有对称序参量$d+id$的超导电性,它打破了时间反演对称性。超导序参量在$5\%$空穴掺杂附近有一个圆顶,其振幅随$J_{\perp}$的增大而减小。结果表明,螺旋磁性可以与$d+id$态共存,超导电性受到抑制,表明这两个相是竞争的。
Chiral properties of the zero-field spiral state and field-induced magnetic phases of the itinerant kagome metal YMn$_6$Sn$_6$
在YMn $_6$ Sn $_6$的六边形平面中施加磁场导致公度相和非公度相的复杂磁相图,其中之一与由独特的波动驱动机制产生的拓扑霍尔效应(THE)共存。使用非极化中子衍射,我们报告解决了两个先前确定的,但未知的,相称的阶段的磁结构。这些包括低温,高场扇形相和室温,低场倾斜反铁磁相。扇形和强制铁磁相之间的中间无公度相也被确定为最后一个已知的平面内场-温度图相。使用同步加速器粉末衍射的额外表征揭示了极高质量的单相晶体,这表明在整个相图的大部分区域中存在两个不相称的磁性结构是该系统的固有特性。有趣的是,极化中子衍射表明,中心对称系统主机优先手性在零场双平面螺旋相,这与THE,是一个拓扑非平凡的特点。