Features of magnetic and magnetoelectric properties, H-T phase diagram of GdCr3(BO3)4
A. Bludov, Yu. Savina, M. Kobets, V. Khrustalyov, V. Savitsky, S. Gnatchenko, T. Zajarniuk, A. Lynnyk, M. U. Gutowska, A. Szewczyk, N. Kuzmin, V. Mal'tsev, N. Leonyuk
备注：
31 pages, 14 figures
发表信息：
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volume 512, 2020, 167010
Comprehensive studies of magnetic properties of GdCr3(BO3)4 single crystal have been carried out. The integrals of intrachain and interchain exchange interactions in the chromium subsystem have been determined and the strength of Cr-Gd exchange interaction has been estimated. The values of the exchange field and the effective magnetic anisotropy field of GdCr3(BO3)4 have been estimated. The electric polarization along the a axis in the longitudinal geometry of the experiment has been detected. Correlations between the electric polarization and the magnetization of the studied compound have been found. The spin-reorientation phase transition in the magnetically ordered state has been found. This transition exists for the external magnetic field applied along any crystallographic direction and the transition field depends weakly on the direction of the field. The nature of the spin-reorientation phase transition has been discussed. Magnetic phase diagram has been constructed and spin configurations for the low-field and high-field phases have been proposed.
Interpretation of magnetoelectric phase states using the praphase concept and exchange symmetry
大多数磁电晶体显示复杂的温度-磁场或温度-压力相图，具有交替的反铁磁无公度、磁电和公度相。这种相图的出现是由于相对于不同的序参量的连续磁不稳定性，这些顺序参数通常根据晶体空间群的不同不可约表示（IR）进行变换。因此，为了建立一个现象学理论的相变在这样的磁电一个必须采用几个序参量和假设的各种不稳定性的热力学path. In这项工作中，我们分析了磁电MnWO 4，CuO，NaFeSi 2 O 6，NaFeGe 2 O 6，Cu 3 Nb 2 O 8，α-CaCr 2 O 4，FeTe 2 O 5 Br使用的praphase概念和交换哈密顿的对称性。我们发现，在所有考虑的情况下，出现的磁性结构所描述的IR的进入一个单一的交换多重态，而在MnWO 4和CuO的情况下，由一个单一的IR的空间群的praphase结构。因此，人们可以将磁电体的复杂相图解释为由前相或交换哈密顿量的对称群的单个IR引起的。获得了MnWO 4和CuO在一定磁场方向下的温度-磁场相图，并确定了场致相的磁结构。
Rich magnetoelectric phase diagrams of multiferroic single-crystal alpha-NaFeO2
通过磁化强度、比热、介电常数和热释电电流测量以及中子衍射实验研究了多铁性三角晶格磁体化合物α-NaFeO 2的磁性和介电性质，所述中子衍射实验使用通过水热合成方法生长的单晶。该工作产生了磁场（在单斜ab平面B_ab和沿c* 轴B_c）与温度的磁相图，其中在B_ab和沿B_c分别包括五个和六个磁有序相。通过比较不同铁电相的极化方向与磁结构的关系，我们认为用正交分量p1 ~ rij x（Si x Sj）和p2 ~ Si x Sj表示的广义逆Dzyaloshinskiii-Moriya机制可以解释不同铁电相的极化方向.基于计算，将交换相互作用的第四个最近邻（NN）耦合，我们推断，反铁磁性之间的竞争第二NN相互作用在三角形晶格平面，以及弱面间反铁磁性相互作用，负责丰富的相图α-NaFeO 2。
Cation-ordered A$'_{1/2}$A$''_{1/2}$B$_2$X$_4$ magnetic spinels as magnetoelectrics
结果表明，在APDMATHABMO A $''_{1/2}$ B $_2$ X $_4$磁性尖晶石中，$'$和$''$阳离子的1：1有序排列导致了磁电性能的出现.磁感应电极化的可能值计算使用最近提出的微观模型，它考虑到自旋相关的电偶极矩的磁性离子位于非中心对称的晶体位置。我们建立了阳离子有序尖晶石中磁相变的唯象模型，描述了B阳离子自旋的铁磁和反铁磁有序模式，并计算了各自的磁电响应。我们发现有序尖晶石的磁电系数在铁磁相变或弱铁磁相变时出现发散。
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。
Analogy between the magnetic dipole moment at the surface of a magnetoelectric and the electric charge at the surface of a ferroelectric
为了纪念Igor Dzyaloshinskii的90岁生日，我们根据现代铁电极化理论重温了他在线性磁电效应方面的开创性工作。我们表明，与磁电材料的表面磁偶极矩是类似的铁电体中的束缚表面电荷，因为它可以方便地描述在一个块体磁电多极化，这是类似于铁电极化。我们定义的内在表面磁化强度为每单位面积的表面磁偶极矩，并提供了一个方便的配方提取它的任何表面平面，从知识的散装磁秩序。我们演示的原型磁电材料，Cr $_2$ O $_3$，其中Dzyaloshinskii第一次确定的线性磁电效应的程序，并比较最近的实验测量的内在表面磁化强度的值。最后，我们认为，非磁电反铁磁体的多极化晶格不包含零应该有一个内在的表面磁化，以同样的方式，非极性绝缘体的极化晶格不包含零有一个内在的表面电荷。
Magnetoelectric Effect driven by Magnetic Domain Modification in LuFe2O4
利用交流阻抗谱研究了LuFe 2 O 4单晶的磁电容效应。在磁场作用下，本征阻抗响应可与界面响应分离，并在TFerri ~ 240 K以下显示出明显的磁滞回线。磁场作用下的中子衍射实验证实了介电性质的起源与纳米尺度的铁磁畴边界运动有关。这些结果表明，微观畴结构的修改是负责在LuFe 2 O 4的磁电效应。
High-resolution neutron diffraction determination of noncollinear antiferromagnetic order in the honeycomb magnetoelectric Fe$_{4}$Nb$_{2}$O$_{9}$
Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院）；Yonsei University（延世大学）；Chonnam National University（全南国立大学）；Center for Integrated Nanostructure Physics, Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院集成纳米物理中心）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
Magnetic Structural Unit with Convex Geometry: a Building Block Hosting an Exchange-striction-driven Magnetoelectric Coupling
我们进行了实验和理论相结合的磁场（$B$）诱导的反铁磁材料Pb（TiO）Cu $_4$（PO $_4$）$_4$，其结构的特点是由一个交错排列的Cu $_4$ O $_{12}$磁性单元的凸几何形状称为正方形冲天形的演变的磁性和铁电性能的研究。我们的实验表明，$B$诱导的相变从先前报道的低$B$线性磁电相到新的高$B$磁电相，伴随着电极化的强度的90 $^\circ$翻转和巨大的磁介电效应.此外，我们观察到一个$B$诱导的符号反转的铁电极化在高$B$相。我们的模型和第一性原理计算表明，所观察到的复杂的磁电行为很好地解释在每个铜$_4$ O $_{12}$单元中产生的$B$依赖电极化的强度的所谓的交换收缩机制。本研究表明，基于凸形磁结构单元的材料设计值得探索，以发展强磁电耦合。
Size dependent electric voltage-controlled magnetic anisotropy in multiferroic heterostructures: Interface-charge and strain co-mediated magnetoelectric coupling
Terahertz frequency magnetoelectric effect in Ni doped CaBaCo$_4$O$_7$
研究了亚铁磁热释电CaBaCo $_4$ O $_7$及其Ni掺杂变体的太赫兹磁电效应.这些材料的太赫兹吸收光谱由自旋激发和低频红外活性声子组成。我们研究了在高达17 T的磁场中磁场诱导的太赫兹折射率和吸收的变化。我们发现，磁场调制近1.2和1.6太赫兹的红外活性光学声子的强度。我们使用洛伦兹模型的介电函数来分析测量的磁场依赖性的折射率和吸收。我们建议，大部分的磁电效应是由1.6太赫兹附近的光学声子和更高的频率共振。我们的实验结果可以用来构建和验证更详细的理论描述的磁电在CaBaCo $_{4-x}$ Ni $_x$ O $_7$。
Gigantic magnetoelectric effect caused by magnetic-field-induced canted antiferromagnetic-paramagnetic transition in quasi-two-dimensional Ca$_2$CoSi$_2$O$_7$ crystal
研究了Ca $_2$ CoSi $_2$ O $_7$晶体的磁性和介电性能。Ca $_2$ CoSi $_2$ O $_7$的介电性和磁性在倾斜反铁磁转变温度（$T_{\rm N}$）以下强烈耦合：磁场在低于$T_{\rm N}$的温度下诱导电极化的强度。有趣的是，即使没有极化电场，也能检测到磁场诱导的电极化的强度。在$T_{\rm N}$以下，由磁场诱导倾斜的反铁磁-顺磁转变。在$T_{\rm N}$周围观察到大的磁电容。大的磁电容是由磁场引起的反铁磁-顺磁转变引起的。
Noncollinear antiferromagnetic order in the buckled honeycomb lattice of magnetoelectric Co4Ta2O9 determined by single-crystal neutron diffraction
Co_4Ta_2O_9具有三维磁晶格结构，其结构为蜂窝状。它表现出特殊的磁电效应，包括符号变化和非线性。如果不详细了解磁结构，就无法理解这些效应。在这里，我们报告的中子衍射和方向相关的磁化率测量Co 4 Ta 2 O 9单晶。低于20.3 K，我们发现一个长程反铁磁顺序在交替屈曲和平坦的蜂窝层的Co 2+离子沿c轴堆叠。在实验精度范围内，磁矩位于ab平面。它们在屈曲层中形成倾斜的反铁磁结构，在15 K时的倾斜角为~ 14度，而在每个平坦层中的磁矩是共线的。这是直接证明了有限的（0，0，3）磁布拉格峰强度，这将是不存在的共线磁秩序。磁空间群为C2 ′/c。这是不同于以前报道的C2/c'组，也发现在同构的Co_4Nb_2O_9。修正后的磁结构成功地解释了自旋翻转模型框架内的Co 4 Ta 2 O 9的磁电张量的主要特点。
Ab-initio prediction of magnetoelectricity in infinite-layer CaFeO2 and MgFeO2
基于密度泛函的模拟研究了铁基氧化物的磁电效应，发现铁基氧化物具有独特的层状结构。我们从理论上预测CaFeO 2是一个有前途的磁电，显示磁控大电极化的强度，甚至可能高于室温。磁和偶极自由度之间的交叉耦合的需要，作为主要成分，铁网站的自旋轨道耦合和自旋依赖的O p - Fe d杂化，以及与非中心对称的点群和特殊的几何结构，其特征在于由“扁平”的FeO 4四面体的结构约束。为了增强磁电效应，我们进行了材料设计，导致一种新的和优化的系统，MgFeO 2，其中较大的O 4四面体畸变导致更强的极化。
Theoretical investigation of magnetoelectric effects in Ba2CoGe2O7
一个联合的理论方法，结合宏观对称性分析与微观方法（密度泛函理论和模型集群哈密顿），揭示在Ba 2CoGe 2 O 7的磁电性。我们表明，最近报道的实验趋势极化引导磁场的唯象朗道理论的基础上可以预测。从微观方面来看，Ba 2CoGe 2 O 7是一类磁电材料的原型，其中磁自由度和偶极自由度之间的交叉耦合需要，作为主要成分，现场自旋轨道耦合和自旋相关的O p - Co d杂化，以及与非中心对称结构对称性和CoO 4四面体的特殊配置相关的结构约束。
