由轨道有序性导致的铁磁铁电性

非中心对称Fe2 +/ Fe3 +电荷序驱动下多铁磁铁矿Fe3O4铁电性的第一性原理研究

Ferroelectricity in multiferroic magnetite Fe3O4 driven by noncentrosymmetric Fe2+/Fe3+ charge-ordering: First-principles study

通过第一性原理模拟，我们明确地表明，不适当的铁电性磁铁矿在低温绝缘相驱动的电荷有序。单斜铁电体Cc和顺电体P2/c结构之间的精确比较表明，极化的出现是因为八面体Fe位之间的电子电荷的“移位”，导致非中心对称的Fe 2 +/Fe 3+电荷有序模式。我们的预测值的极化，在良好的协议与现有的实验值，进行了讨论的点电荷偶极子位于选定的Fe四面体，指向一个明显的例子，电子铁电性驱动的电荷重排。

电荷有序化引起的多铁性

Multiferroicity due to charge ordering

在这篇文章中，我们重点讨论了由不同形式的电荷有序驱动的多铁性。我们将介绍电荷有序化在磁性系统中诱导铁电性的一般机制。有一些特定类别的材料与此相关。我们将讨论一些详细的$(i)$钙钛矿锰氧化物的类型（PrCa）MnO $_3$，$(ii)$的复杂和有趣的情况下，磁铁矿Fe $_3$ O $_4$，$(iii)$强铁电挫折LuFe $_2$ O $_4$，$(iv)$一个例子的准一维有机系统。所有这些都是“I型”多铁性，其中铁电性和磁性具有不同的起源，并且发生在不同的温度下。在本文的第二部分中，我们讨论了“II型”多铁性，其中铁电性完全是{ \it归因于}磁性，但电荷有序发挥着重要作用，例如$(v)$、新发现的多铁性Ca $_3$ CoMnO $_6$、$(vi)$中可能的铁电性RNiO型稀土钙钛矿镍酸盐$_3$，具有磁性E型有序的钙钛矿锰氧化物的$(vii)$和双层锰氧化物的$(ix)$。

应变铁磁L2NiMnO6薄膜中A位驱动的铁电性

A-site driven ferroelectricity in strained ferromagnetic L2NiMnO6 thin films

本文报道了在SrTiO_3衬底上生长的铁磁La_2NiMnO_6薄膜中A位驱动铁电性的理论和实验研究。结构分析和密度泛函理论计算表明，外延应变使菱面体La2NiMnO6晶格沿[111]立方方向伸展，引发双钙钛矿晶格中A位La离子的位移。晶格畸变和A位位移稳定了铁磁La2NiMnO6晶体中的铁电极性态。铁电态仅出现在菱形La2NiMnO6相中，其中MnO6和NiO6八面体倾斜被3重晶体对称性抑制。电子定位图表明，共价键与氧和6s轨道孤对形成在这种材料中是可以忽略不计的。

FeV2O4衍生尖晶石的有序化过程和铁电性

Ordering process and ferroelectricity in a spinel derived from FeV2O4

已知尖晶石FeV 2 O 4表现出特殊的物理性质，这通常归因于两种阳离子的不寻常存在，这两种阳离子显示出自旋、轨道和晶格自由度之间的显著相互作用（分别在四面体和八面体位置上的Fe 2+和V3+）。本工作报告的实验重新调查这种材料的基础上广泛的技术组合，包括X射线衍射，能量色散和穆斯堡尔谱，以及磁化，热容，介电和极化测量。特别注意的是，首先要建立确切的阳离子组成的调查样品，这被发现是Fe1.18V1.82O4。所有的物理性质都指出了一个复杂的有序化过程，在TS = 138 K时发生结构转变，然后在TN 1 = 111 K和TN 2 = 56 K时发生两个连续的磁结构转变。后一个转变标志着电极化的强度的出现，详细分析了磁化数据，讨论了T<TN 2时磁态的性质。考虑到两个自旋耦合，以及Jahn-Teller效应和自旋轨道稳定机制，提出了一个整体的解释的转变序列。最后，在最近的模型的基础上，在Fe 1.18V 1.82O4的铁电性的起源进行了讨论。

DyFeO3中4f-3d磁性与铁电性的相互作用

Interplay of 4f-3d Magnetism and Ferroelectricity in DyFeO3

DyFeO 3表现出弱的铁磁性（TNFe ~ 645 K），在TSRFe ~ 50 K时，在自旋重取向（Morin）转变以下消失。还已知的是，施加的磁场在Dy离子的磁有序温度（TNDy ~ 4.5 K）下诱导铁电性。在这里，我们表明，铁电性存在于弱铁磁态（TSRFe < T < TN，C），没有施加磁场，表明弱铁磁性在诱导铁电性的关键作用。57 Fe穆斯堡尔研究表明，超精细场（Bhf）偏离了在弱铁磁状态下观察到的类平均场行为，并在自旋重取向转变开始（80 K）以下降低，这意味着TSR以上的Bhf由于Fe亚晶格和TSR以下的弱铁磁矩的感应磁化而具有来自Dy离子的额外贡献，这种贡献由于Fe亚晶格的共线有序而减小。这些结果清楚地表明，Dy（4f）和Fe（3d）之间的磁相互作用的存在和它们的相关性与铁电性在弱铁磁态的DyFeO 3。

螺旋形反铁磁体Cu3Nb2O8中的反常铁电性

Improper Ferroelectricity in Helicoidal Antiferromagnet Cu3Nb2O8

Cu_3Nb_2O_8是一种特殊的多铁性化合物，在低温下会发生一系列磁有序。在TN 1 ~25 K下，电极化的强度同时发展，对应于非共线螺旋有序（Phys. Rev. Lett. 107，137205（2011））。但问题仍然存在于这种现象的微观起源。在此通信中，我们报告了一个详细的研究，诱导极性有序的Cu 3 Nb 2 O 8进行极化，磁化强度，介电常数和热容量的测量在很宽的温度范围和磁场。介电常数在磁场中表现出抑制作用，但不随外加磁场的施加而向低温方向移动。磁介电效应的出现表明，在磁场存在下，q相关的磁关联函数的贡献随着权重的增大而增大。这种磁关联函数是与铁轴矢量和我们的整体结果支持这种机制的观察Cu 3 Nb 2 O 8的multiliferroicity。

TbMn2O5和BiMn2O5中磁感应铁电性的晶体化学研究

Crystal chemistry aspects of the magnetically induced ferroelectricity in TbMn2O5 and BiMn2O5

在利用结构数据计算磁耦合参数的基础上，阐明了磁阻挫的起源，确定了TbMn_2O_5和BiMn_2O_5中伴随磁有序和铁电性出现的离子。伴随磁有序的位移不是极性的，它们只是引起Mn 1和Mn 2的键价变化（电荷无序），从而产生晶体结构的不稳定性。在磁有序条件下再次近似键价到初始值（电荷有序）是可能的，这仅仅是由于Mn 2（或O1）和O4离子沿b轴的极性位移，这是铁电转变的原因。

The atlas of ferroicity in two dimensional MGeX3 family: room-temperature ferromagnetic half metals and unexpected ferroelectricity and ferroelasticity

Two-dimensional (2D) ferromagnetic and ferroelectric materials attract unprecedented attention due to the spontaneous-symmetry-breaking induced novel properties and multifarious potential applications. Here we systematically investigate a large family (148) of 2D MGeX3 (M = metal elements, X = O/S/Se/Te) by means of the high-throughput first-principles calculations, and focus on their possible ferroic properties including ferromagnetism, ferroelectricity, and ferroelasticity. We discover eight stable 2D ferromagnets including five semiconductors and three half-metals, 21 2D antiferromagnets, a…

Ferroelectricity and topological vortices from molecular ordering in metal-organic frameworks

Metal-organic frameworks comprehend a wide class of hybrid organic-inorganic materials with general structure A$_m$BX$_n$, with $A$ and $X$ being organic molecules and B a metal cation. This often results in enhanced structural flexibility and new functionalities. Hybrid perovskites ABX$_3$ are a well-known example.} In an Iron-based perovskites, (DMA)Fe^{II-III}(COOH)_3, dimethylammonium (DMA) molecules are organized in a hexagonal structure. They are orientationally disordered at high temperatures, but order at around $T=100$~K in a peculiar toroidal pattern. Recent experimental and theoreti…

铁电铁磁LiFe $_2$ F $_6$：电荷有序介导的磁电

Ferroelectric Ferrimagnetic LiFe$_2$F$_6$: Charge Ordering Mediated Magnetoelectricity

三金红石型LiFe $_2$ F $_6$是具有Fe $^{2+}$ /Fe $^{3+}$构型的电荷有序材料。本文从理论上研究了它的磁性、电子结构、相变和电荷有序等物理性质。一方面，电荷有序化导致了具有大极化的不适当的铁电性。另一方面，它的磁性基态可以通过适度的压缩应变从反铁磁调谐到亚铁磁。因此，LiFe $_2$ F $_6$可以是具有大磁化和极化的稀有多铁性。最重要的是，由于电荷有序是铁电性和磁化的共同成分，因此可以通过翻转极化来完全切换净磁化，从而呈现固有的强磁电效应和期望的功能。

Ferroelectricity and ferromagnetism in VOI$_2$ monolayer: the role of Dzyaloshinskii-Moriya interaction

Multiferroics with intrinsic ferromagnetism and ferroelectricity are highly desired but rather rare, while most ferroelectric magnets are antiferromagnetic. A recent theoretical work [Phys. Rev. B {\bf 99}, 195434 (2019)] predicted that oxyhalides VO$X_2$ ($X$: halogen) monolayers are two-dimensional multiferroics by violating the empirical $d^0$ rule. Most interestingly, the member VOI$_2$ are predicted to exhibit spontaneous ferromagnetism and ferroelectricity. In this work, we extend the previous study on the structure and magnetism of VOI$_2$ monolayer by using density functional theory an…

电荷序、铁电性和铁弹性之间的相互作用：钨青铜结构作为多铁性的游乐场

Interplay between charge-order, ferroelectricity and ferroelasticity: tungsten bronze structures as a playground for multiferroicity

关联系统中大的电子-电子库仑相互作用可以导致局域电子的周期性排列，即所谓的“电荷序”。后者在这里提出的驱动力背后的铁电性氟化铁K0.6FeF3。通过密度泛函理论，我们提出了不同的非中心对称的d5/d 6电荷有序模式，每一个引起的极化沿不同的晶轴和不同的幅度。因此，我们引入了“铁电各向异性”的概念（特有的不适当的铁电体与极化引起的电子自由度），表示竞争的电荷有序状态，可能会稳定后电场冷却之间的能量差很小。此外，我们提出了一种新型的电荷序诱导的铁弹性：第一性原理模拟预测单斜畸变驱动的比荷有序模式，这反过来又明确地确定了铁电极化的方向。因此，K0.6FeF3作为一种原型化合物出现，其中紧密耦合的电子和结构自由度导致了明显和独特的多铁性。

违反d0规则的二维铁磁-铁电多铁性

Two-dimensional ferromagnetic-ferroelectric multiferroics in violation of the d0 rule

d电子对第二类多铁性材料铁电性的贡献导致了较强的磁电耦合，使其区别于传统的第一类多铁性材料。然而，它们的极化太小，因为铁电性仅仅是磁序的导数。在这里，我们报告了一类新的多铁性材料，单层VOX 2（X = Cl，Br和I），它结合了I型和II型多铁性材料的优点。铁电性和磁性都产生于相同的V阳离子，其中填充的d轨道垂直于先验铁电极化，因此对铁电性没有阻碍，这表明违反了通常的d 0规则。这使得大极化和强磁电耦合的组合成为可能。我们的发现不仅增加了新的铁磁-铁电多铁性，而且还指出了一个独特的机制，工程多铁性。

BiNiO$_3$ 中的潜在电子（反）铁电性

Latent electronic (anti-)ferroelectricity in BiNiO$_3$

该研究通过第一性原理计算揭示BiNiO$_3$中Bi位电荷有序导致潜在电子反铁电性，发现能量近简并的铁电$Pmn2_1$相，并证明应变工程可稳定电子铁电基态。

GdCrTiO5中磁场感生铁电性的复杂性质

Complex nature of magnetic field-induced ferroelectricity in GdCrTiO5

这项工作显示了一个非常规的路线自旋驱动铁电性起源于亚稳磁场诱导的铬亚晶格在钆时刻的存在下，在低温下倾斜。与同结构的钕化合物相比，其磁性和磁电效应有明显的不同。我们提出的结果，彻底调查的温度和磁场依赖的磁化以及交流和直流磁化率。这些散装测量的补充本地探测光谱利用电子自旋共振和μ子自旋旋转/弛豫探测铬时刻。铁电秩序推断从热电和磁电流测量。只有当系统在超过10 kOe的外加磁场中冷却时，GdCrTiO 5才显示出约10 K的热电流信号。一个独特的自旋驱动的铁电秩序揭示在这种状态下的温度低于10 K，这可以通过改变磁场方向和极性的电场切换。但是，磁性测量没有显示出长程磁性有序的明显特征。在没有任何元磁行为的情况下存在这种元磁电型行为在文献中是罕见的。我们的显微光谱结果表明，在10 K附近的磁性能的显着变化。可能存在Gd和Cr矩之间的交换挫折，这阻止了在进一步高温下的长程磁有序。低于10 K，弱磁有序发生由于晶格畸变，这有助于磁介电耦合的挫折最小化。然而，非极性失真达到可观的值后，应用磁场超过10千欧打破空间反转对称，这产生铁电性。

半取代稀土钛酸盐的亚铁磁性和铁电性：Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO $_3$的第一性原理研究

Possible ferrimagnetism and ferroelectricity of half-substituted rare-earth titanate: a first-principles study on Y$_{0.5}$La$_{0.5}$TiO$_3$

具有钙钛矿结构的钛酸盐，包括铁电体（例如，BaTiO $_3$）和铁磁材料（例如，YTiO（$_3$）是重要的功能材料。最近的理论研究预测了应变EuTiO $_3$和钛酸盐超晶格中的多铁性态，其中前者已经被实验证实。在这里，第一性原理计算进行调查Y半取代的LaTiO 3的结构，磁性和电子性质。我们的研究结果表明，由于固有的相竞争，Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO $_3$的磁性敏感地依赖于其结构细节。最低能态是铁磁态，导致0.25 $μ_{\rm B}$ /Ti。此外，Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO $_3$的某些构型表现出混合的非正常极化，这可以显著地受到磁性的影响，从而导致多铁性。由于取代的猝灭无序，具有随机A位离子的真正Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO 3材料可能表现出有趣的弛豫行为。

自旋驱动铁电性的起源及外压对6H钙钛矿Ba3HoRu2O9复杂磁性的影响

Origin of spin-driven ferroelectricity and effect of external pressure on the complex magnetism of 6H-perovskite Ba3HoRu2O9

本研究结合中子衍射、理论计算与同步辐射XRD，揭示Ba3HoRu2O9中Ru(4d)与Ho(4f)通过逆D-M相互作用产生自旋驱动铁电性，并发现外压可提升其磁有序温度。

热电半导体中强局域铁电有序的直接证据

Direct evidence of strong local ferroelectric ordering in a thermoelectric semiconductor

据认为，所提出的新的家庭的多功能材料，即铁电热电可能会表现出增强的功能，由于耦合的热电参数与铁电极化固体。因此，铁电热电材料具有重大的技术和基础意义。作为朝着这个方向迈出的第一步，最重要的是确定现有的高性能热电材料表现出铁电性。在此，通过对局域极化反转的直接测量，我们证明了最近发现的热电半导体$AgSbSe_{2}$具有局域铁电有序。利用压电响应力显微镜，我们证明了纳米尺度的铁电畴的存在，可以通过外部电场切换。这些观察结果是有趣的，因为$AgSbSe_{2}$以具有中心对称空间群（Fm-3 m）的立方岩盐结构结晶，因此预期没有铁电性。然而，从高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测量，我们发现的证据，局部超结构的形成，我们认为，导致局部扭曲的中心对称安排在$AgSbSe_{2}$，并给出了所观察到的铁电性。Sb的立体化学活性$5s^{2}$孤对电子也可引起局部结构畸变，这在$AgSbSe_{2}$中产生铁电性。

高$T_c$磁性铁电体CuO铁电性的起源

Origin of ferroelectricity in high $T_c$ magnetic ferroelectric CuO

“磁性铁电体”已经在广泛的螺旋磁体中发现。然而，这些材料都遭受低临界温度，其通常低于40 K，由于强自旋挫折。最近发现CuO在更高的有序温度（$\sim$ 230 K）下具有多铁性。为了阐明CuO高有序化温度的起源，我们通过第一性原理方法研究了CuO的结构、电子和磁性。我们发现，CuO具有非常特殊的近公度螺旋磁结构，这是通过Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用稳定。CuO的自旋阻挫效应相对较弱，这是该化合物具有高有序温度的主要原因之一。我们认为，高$T_c$磁性铁电材料可以在类似于CuO的磁性结构的双子晶格中找到。

EuTiO3纳米线的铁电性和铁磁性

Ferroelectricity and ferromagnetism in EuTiO3 nanowires

我们预测了EuTiO 3纳米线的铁电-铁磁多铁性，并生成了温度和线半径坐标系下的相图。计算中进行的Landau-Ginzburg-Devonshire理论与从列表的实验数据和第一性原理计算提取的唯象参数。由于散装EuTiO 3是反铁磁的温度低于5.5 K和顺电在所有温度下，我们的目标是研究诱导EuTiO 3的铁电和铁磁性能的可能性，通过减少散装纳米系统。我们的研究结果表明，铁电自发极化~0.1-0.5C/m2诱导EuTiO 3纳米线由于内在的表面应力，这是成反比的纳米线半径。自发极化存在于温度低于300 K，为线半径小于1 nm和典型的表面应力系数~ 15 N/m。由于强烈的双二次磁电耦合，自发极化反过来诱导铁磁相在温度低于30 K的2 nm的纳米线，并在温度低于10 K的4 nm的纳米线在EuTiO 3。因此我们预测EuTiO_3纳米线可能是一种新型的铁电-铁磁多铁性材料。

CaMnGe $_2$ O $_6$单斜辉石中Mn链的铁磁有序化机制

Mechanism of ferromagnetic ordering of the Mn chains in CaMnGe$_2$O$_6$ clinopyroxene

采用GGA+U近似下的密度泛函方法研究了单斜辉石CaMnGe $_2$ O $_6$的电子和磁性.结果表明，相邻链的异常铁磁有序是由于一个“共同的敌人”机制。Mn-Mn链中近邻之间的两个反铁磁交换耦合和通过两个GeO $_4$四面体的链间耦合抑制了通过单个GeO $_4$四面体的反铁磁交换，稳定了Mn链的铁磁有序。

Effect of phonon anharmonicity on ferroelectricity in EuxBa1-xTiO3

Investigating the competition between ferroelectric ordering and quantum fluctuations is essential to tailor the desired functionalities of mixed ferroelectric and incipient ferroelectric systems, like, (Ba,Sr)TiO3 and (Eu,Ba)TiO3. Recently, it has been shown that suppression of quantum fluctuations increases ferroelectric ordering in (Eu,Ba)TiO3 and since these phenomena are coupled to crystallographic phase transitions it is essential to understand the role of phonons. Here, we observe that the unusual temperature dependence of phonons in BaTiO3 gets suppressed when Ba2+ is replaced by Eu2+.…

利用铁电性主动控制有机自旋阀的磁电阻

Active control of magnetoresistance of organic spin valves using ferroelectricity

有机自旋电子器件由于其载流子的长自旋寿命、低成本、灵活性和化学多样性而备受关注。在以前的研究中，有机自旋阀的电阻的控制通常是通过两个铁磁电极的磁化方向的对齐来实现的，从而产生磁阻。1在这里，我们采用了一种新的旋钮，通过在铁磁电极和有机间隔物之间添加薄的铁电界面层来调节有机自旋阀的电阻。我们发现，电阻不仅可以控制的两个铁磁电极的自旋对齐，但也由界面铁电层的电极化的强度：MR的自旋阀强烈地依赖于偏置电压的历史，这是与铁电层的极化; MR甚至改变符号时，铁电层的电极化的强度是反向的。这种新的可调谐性可以理解为铁电层的电偶极矩引起的铁磁电极和有机间隔物之间的相对能级对准的变化。这些发现使得能够使用电场和磁场来主动控制电阻，从而为多状态有机自旋阀开辟了可能性，并阐明了有机自旋阀中的自旋输运机制。

（Pr，Ca）MnO $_3$中CE型自旋有序的铁磁增强

Ferromagnetic Enhancement of CE-type Spin Ordering in (Pr,Ca)MnO$_3$

利用共振软X射线散射（RSXS）方法研究了小带宽锰氧化物（Pr，Ca）MnO $_3$，结果表明，相界的CE型自旋有序（SO）只在倾斜反铁磁转变温度以下稳定，而在宏观绝缘态（FM-I）时，铁磁性增强。我们的研究结果揭示了脆弱的CE型订购的基础上的巨磁电阻（CMR）在这个系统中的效果，以及一个意想不到的合作之间的相互作用FM-I和CE型SO这是相反的铁磁金属（FM-M）状态和CE型订购之间的竞争相互作用。

原子间磁交换作用引起的铁电性

Ferroelectricity induced by interatomic magnetic exchange interaction

多铁性是两个或多个铁性序参量共存的现象，是凝聚态物理和材料科学研究的热点之一[1-9]。然而，磁性和常规铁电性的共存在物理上是不利的[10]。最近提出了几种补救措施，例如，由特定的磁性[6]或电荷序[2]引起的不适当的铁电性。在这些理论的指导下，目前的研究主要集中在阻挫磁体上，这些磁体通常具有复杂的磁结构和较低的磁有序温度，离实际应用还很远。简单的共线磁体具有很高的磁转变温度，但从未被认真考虑作为多铁性材料的候选材料。在这里，我们认为，实际上简单的原子间磁交换相互作用已经包含了铁电性的驱动力，从而提供了一个新的铁电性和磁性之间的共存和强耦合的微观机制。我们证明了这种机制，即使是最简单的反铁磁（AFM）绝缘体MnO，可以显示一个双轴应变下的磁感应铁电性。

铋锰氧化物铁磁性和铁电性的第一性原理研究

First Principles Investigation of Ferromagnetism and Ferroelectricity in Bismuth Manganite

我们目前的局部自旋密度近似（LSDA）赝势计算的钙钛矿结构的氧化物，铋锰氧化物（BiMnO3）的结果。通过首先计算高对称立方相的总能量和能带结构，然后依次降低磁性和结构对称性，确定了铋锰氧化物与其他钙钛矿锰氧化物之间差异的起源。我们的研究结果表明，铋阳离子和氧阴离子之间的共价键稳定不同的磁性和结构相相比，稀土锰氧化物。这与最近的实验结果一致，表明掺杂的铋锰氧化物中的电荷有序性增强。

SrRuO3铁磁有序温度抑制的局域研究

Local studies of the ferromagnetic ordering temperature suppression in SrRuO3

为了深入了解抑制的铁磁有序温度，当地的研究利用99，101钌零场自旋回波核磁共振，随着互补磁化，高角X射线衍射和Ru K边XAFS测量，已进行了样品的SrRuO3退火在“环境”（大气）压力和“高压”氧气（600大气压）。对于“高压”样品，结果表明结构无序和Ru位上存在一些空位，以及降低的磁有序温度。

LaVO $_{3}$ / SrVO $_{3}$超晶格的电荷序诱导铁电性

Charge-order-induced ferroelectricity in LaVO$_{3}$/SrVO$_{3}$ superlattices

采用第一性原理密度泛函理论加$U$（DFT+ $U$）方法研究了LaVO $_{3}$和SrVO $_{3}$ 1：1超晶格的结构和性质.最低能态是反铁磁电荷有序的Mott绝缘相。在这些绝缘相之一中，层状电荷有序与层状阳离子有序相结合，以产生具有垂直于界面的非零自发极化的极性结构。这种极化是由V $^{3+}$和V $^{4+}$层之间的电子转移产生的，并且与常规铁电体的极化相当。该极性态相对于非极性基态的能量仅为3 meV/钒。在拉伸应变下，这种能量差可以进一步减小，这表明极性相可以通过施加电场诱导，产生反铁电双磁滞回线。如果系统不切换回非极性状态时删除的字段，铁电型磁滞回线可以观察到。

SrTiO3（001）衬底上GdBaCo $_{2}$ O $_{5.5+δ}$薄膜中铁磁有序增强

Enhanced Ferromagnetic Ordering in GdBaCo$_{2}$O$_{5.5+δ}$ Films on SrTiO3 (001) Substrate

研究了在SrTiO $_{3}$（001）单晶衬底上外延生长的GdBaCo $_{2}$ O $_{5.5+δ}$薄膜的结构和性能。发现薄膜在室温以上具有显著的剩余磁化强度，这比在体材料中观察到的要高得多。透射电子显微镜和X-射线衍射图案显示，在这些薄膜中发生相分离，和负责增强铁磁秩序的相是$a$取向。铁磁有序度的增强是由于Co $^{3+}$在CoO $_{5}$金字塔中的轨道有序度的增强，而铁磁到反铁磁转变的消失则是由于Co $^{3+}$在CoO $_{6}$八面体中的高自旋态的稳定。

La_{0.88} Sr_{0.12} MnO_3中轨道有序驱动的两种铁磁态的转变

Transition between two ferromagnetic states driven by orbital ordering in La_{0.88}Sr_{0.12}MnO_3

轻掺杂钙钛矿锰氧化物La_{0.88} Sr_{0.12} MnO_3在T_{OO} =145 K时发生了从铁磁金属（T_C=172 K）到铁磁绝缘体的相变，发现相变的关键参数是电子轨道自由度.通过利用共振X射线散射技术，轨道排序直接检测到低于T_{OO}，尽管合作的Jahn-Teller失真的显着减少。新的实验特征很好地描述了强电子关联下的轨道自由度的理论。目前的实验和理论研究揭示了在轻掺杂锰氧化物的金属-绝缘体转变的轨道度的关键作用。

有和无自由载流子的稀磁介质中的铁磁有序

Ferromagnetic ordering in dilute magnetic dielectrics with and without free carriers

综述了过渡金属掺杂氧化物（稀磁氧化物）的理论和实验研究现状。现有数据表明，磁性杂质掺杂氧化物薄膜的一般非平衡态可能有利于具有高居里温度的铁磁性，也可能导致不具有长程磁有序的高度非均匀状态。在这两种情况下，伴随的缺陷（空位），间隙离子起着至关重要的作用。

放电等离子烧结DyCrO$_3$和LaCrO$_3$中涌现的室温铁电性

Emergent room-temperature ferroelectricity in spark-plasma sintered DyCrO$_3$ and LaCrO$_3$

通过放电等离子烧结在DyCrO$_3$和LaCrO$_3$中实现了室温铁电性，并发现LaCrO$_3$在290 K反铁磁有序，成为近室温多铁性材料。

无公度磁体的铁电性

Ferroelectricity in Incommensurate Magnets

本文综述了铁电有序和无公度磁有序同时发生的系统的磁电耦合序参量的唯象。我们讨论的作用，这种材料可能在制造新型磁电器件。然后，我们简要回顾了平均场描述的铁电性和调制磁有序作为初步分析的自发极化和序参量描述长程调制磁有序之间的相互作用的对称性。作为说明，我们展示了如何制定提供了一个唯象的解释所观察到的相变在镍$_3$ V $_2$ O $_8$和TbMnO $_3$，其中铁电和磁序参量同时成为非零在一个单一的相变。此外，该方法解释了自发极化仅沿特定晶体学方向出现的事实。我们分析了交换张量的应变依赖性的对称性，并表明它是一致的宏观对称性分析。最后，我们简要讨论了我们的方法可能是相关的，在理解其他系统与耦合的磁性和铁电秩序，更重要的是，这些原则如何涉及到寻找材料在室温下具有较大的磁电耦合。

铁磁性和铁电性在范德瓦尔多铁电体CuIn0.2V0.8P2S6中的共存

Coexistence of ferromagnetism and ferroelectricity in the van der Waals multiferroic CuIn0.2V0.8P2S6

研究揭示了单相二维范德瓦尔多铁电体CuIn0.2V0.8P2S6在室温下同时具备铁磁性和铁电性，通过铁电隧道结验证其铁电性，并发现其铁磁有序温度为14.6 K，展示了铁磁与铁电相互作用的磁电响应。

铁磁绝缘体Cs $_2$ AgF $_4$的第一性原理轨道有序

Orbital ordering in the ferromagnetic insulator Cs$_2$AgF$_4$ from first principles

我们发现，使用密度泛函理论计算内的广义梯度近似，Cs $_2$ AgF $_4$是稳定的绝缘正交相，而不是在金属四方晶系相。正交相中存在的晶格畸变对应于Ag $^{2+}$ $4d^9$离子的$x^2-z^2$ / $y^2-z^2$空穴轨道排序，并且这种轨道排序导致观察到的铁磁性，如通过本总能量计算所证实的。这幅图在适度的4d电子相关存在下成立。并与基于金属四方相的铁磁性图象进行了比较。

FeTiO3高压LiNbO3-type相中弱铁磁性和铁电性的共存

Coexistence of Weak Ferromagnetism and Ferroelectricity in the High Pressure LiNbO3-type Phase of FeTiO3

本文报道了高压合成的FeTiO_3多晶样品的磁性和电学特性，该样品与偏心LiNb_3（LBO）是同构的。压电响应力显微镜、光学二次谐波发生和磁测量表明FeTiO 3-II在室温及以下是铁电的，在~120 K以下是弱铁磁的。这些结果验证了基于铁电性的材料设计准则和在一系列以LBO结构结晶的过渡金属钛酸盐中铁电性和弱铁磁性之间共存的第一性原理计算。高压形式的FeTiO 3是一种罕见的铁电体，表现出由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用产生的弱铁磁性。

无公度磁诱导的铁电性

Ferroelectricity Induced by Incommensurate Magnetism

铁电性已被发现发生在几个绝缘系统中，如TbMnO $_3$（TMO）和Ni $_3$ V $_2$ O $_8$（NVO），它们具有多个具有连续调制的长程磁序的相。在这里，我们给出了一个唯象模型，它涉及的对称性的磁结构，从中子衍射的发展和取向的自发铁电矩诱导的磁有序。这个模型直接导致制定的微观自旋-声子相互作用给出解释所观察到的现象。结果给出的交换张量相对于广义位移的NVO的具体例子的梯度。假设这些梯度现在将是使用LDA或相关方案的第一性原理计算的目标。

铁磁La2NiMnO6薄膜中Ni/Mn长程有序的缺失

Absence of long-range Ni/Mn ordering in ferromagnetic La2NiMnO6 thin films

采用PLD技术在（001）取向SrTiO 3上外延生长了La 2 NiMnO 6薄膜。该薄膜具有半导体性和FM特性，其TC接近270 K，矫顽场为920 Oe，饱和磁化强度为5 μ B/f. u。在室温下进行的TEM显示了具有“I中心”结构的主要相，其中a=c=1.4asub且b=2asub，以及具有“P型”结构的少数相畴（asub是钙钛矿结构的晶格参数）。本文根据最近有关双钙钛矿La_2NiMnO_6的文献，讨论了Ni/Mn长程有序的存在。

Two-dimensional Ferroelectric Ferromagnetic Half Semiconductor in VOF monolayer

Two-dimensional (2D) multiferroics have been casted great attention owing to their promising prospects for miniaturized electronic and memory devices.Here, we proposed a highly stable 2D multiferroic, VOF monolayer, which is an intrinsic ferromagnetic half semiconductor with large spin polarization ~2 $μ_{B}/V$ atom and a significant uniaxial magnetic anisotropy along a-axis (410 $μeV/V$ atom). Meanwhile, it shows excellent ferroelectricity with a large spontaneous polarization 32.7 $μC/cm^{2}$ and a moderate energy barrier (~43 meV/atom) between two ferroelectric states, which can be ascribed…

二维铁磁半导体Rb_2CrCl_4的轨道有序

Orbital ordering in the two-dimensional ferromagnetic semiconductor Rb_2CrCl_4

本文给出了二维铁磁体Rb_2CrCl_4的电子结构计算结果。它们是用基于密度泛函理论和局域密度近似的增广球面波方法得到的。与实验数据一致，发现Rb_2CrCl_4是半导体的，并显示出局域化的Cr 3d磁矩的长程铁磁有序。磁性几乎不受Jahn-Teller不稳定性引起的结构变化的影响，Jahn-Teller不稳定性导致母体中心的四相K_2NiF_4结构转变为侧心的正交晶格。与此相反，我们的计算给出了证据的光学带隙相应的结构变化的强烈响应。

（LaMn $_{3}$）Mn PDMATHAAE O $_{12}$中倾斜反铁磁性引起的1 $μ$ C cm $^{-2}$范围内的铁电性

Ferroelectricity in the 1 $μ$C cm$^{-2}$ range induced by canted antiferromagnetism in (LaMn$_{3}$)Mn$_{4}$O$_{12}$

四重钙钛矿（LaMn $_{3}$）Mn $_{4}$ O $_{12}$的多晶样品上的热释电电流和磁电耦合测量给出了由$B$ -站点Mn $^{3+}$离子的反铁磁有序驱动的铁电性的证据，在$T_{N,B}$ =78 K，剩余电极化的记录值高达$P$ =0.56 $μ$ C cm $^{-2}$。X射线衍射测量表明，在$T_{N,B}$处，$P$处于$ac$ -平面内，磁矩共线，表明交换伸缩是自旋驱动铁电性的机制.预期单晶中的极化值$\sim$ 3 $μ$ C cm $^{-2}$，这将为实际的多铁性应用开辟道路。

Fe掺杂诱导双临界态锰氧化物电荷轨道有序演化

Fe-doping-induced evolution of charge-orbital ordering in a bicritical-state manganite

用不同的过渡金属原子取代Mn原子，研究了杂质对处于金属-绝缘体转变边缘的双临界锰氧化物（La_（0.7）Pr_（0.3））Ca_（0.35）MnO_3铁磁金属态稳定性的影响。其中，Fe掺杂表现出显著降低铁磁转变温度的特殊能力。对Fe掺杂晶体的磁输运性质和X射线衍射的系统研究表明，电荷轨道有序演化到低温，这强烈抑制了铁磁金属态。所观察到的玻璃态的磁性和输运性质以及扩散相变可以归因于相分离状态，其中短程电荷轨道有序的团簇嵌入在铁磁性金属基质中。Fe掺杂锰氧化物的这种行为与Cr掺杂对电荷轨道有序锰氧化物的影响形成了鲜明的对比，称为杂质诱导的电荷轨道有序崩溃。

稀磁半导体中300K铁磁有序的可逆性

Reversible 300K Ferromagnetic Ordering in a Diluted Magnetic Semiconductor

报道了在稀磁半导体中发现300 K可逆铁磁有序.在"开"和"关"状态之间的室温铁磁性的切换实现在Co 2+：ZnO的晶格掺入和去除的原生n型缺陷，间隙Zn。光谱和磁性数据暗示了铁磁性的双交换机制。这些结果首次证明了在稀磁半导体中的可逆室温铁磁有序，并为在半导体传感器或基于自旋的电子器件中集成磁性和导电性提供了新的机会。

稀磁拓扑绝缘体（Bi $_{0.95}$ Mn $_{0.05}$）$_{2}$ Te $_{3}$的二维有序和集体磁激发

Two dimensional ordering and collective magnetic excitations in the dilute ferromagnetic topological insulator (Bi$_{0.95}$Mn$_{0.05}$)$_{2}$Te$_{3}$

利用弹性和非弹性中子散射（INS）技术，详细研究了磁性拓扑绝缘体（Bi $_{0.95}$ Mn $_{0.05}$）$_{2}$ Te $_{3}$的铁磁性.多晶样品的中子衍射表明铁磁有序在基面内为长程有序，在低于$T_{\mathrm{C}} \approx 13$ K时主要为二维有序，层间为短程有序。尽管稀Mn原子的分布是随机的，但我们发现类2D磁峰与化学结构是相称的，（00L）磁峰的缺失表明Mn $^{2+}$磁矩垂直于基面。令人惊讶的是，我们观察到集体磁激发，在这个稀磁系统。尽管具有稀释性质，但激发是典型的准2D FM系统，尽管在短波长处严重加宽，可能是由于Mn原子在Bi平面中的随机空间分布。对INS的详细分析提供了交换耦合和单离子各向异性的能量尺度。

立方La1-xSrxMnO3 -δ（x=0.80，0.85）中高于反铁磁有序的铁磁短程关联的证据

Evidence of ferromagnetic short-range correlations in cubic La1-xSrxMnO3-δ (x=0.80, 0.85) above antiferromagnetic ordering

本文报道了立方晶系La_（1-x）Sr_xMnO_（3-δ）（x = 0.80，0.85）的铁磁关联（FMC）存在于其结构、磁性和电子相变耦合之上。在不同磁场（100 ~ 70 kOe）下的直流磁化强度随温度[M（T）]的变化表明，在（TFMC ~）365 K以下存在短程磁关联，远高于反铁磁有序温度（TN =）260 K和238 K（x=0.80和0.85）。更重要的是，所观察到的短程FMC甚至可以在70 kOe的情况下存活，这表明它们具有强大的性质。TN到TFMC之间的温度区域由PM基质内的相关铁磁（FM）实体的存在主导，并且由于A位化学无序而稳定。我们的结果进一步说明，对于所研究的组合物，氧的非化学计量对这些FM实体的性质和强度没有任何显著影响;然而，FM相互作用在缺氧样品中增加。这些组合物是独特的例子，其中在远高于TN的未变形的基本立方钙钛矿晶格中观察到FMC的存在，因此对于理解巨大磁阻效应背后的物理学是新颖的。

La $_2$ CuO $_4$表面的自发铁磁自旋有序

Spontaneous ferromagnetic spin ordering at the surface of La$_2$CuO$_4$

系统地研究了高纯化学计量比La $_2$ CuO $_4$纳米颗粒的磁性随颗粒尺寸的变化。铁磁单畴自旋团簇被示出自发地形成在细晶粒的表面以及顺磁缺陷。在$5 - 350$ K的较宽温度范围内观察到磁滞回线和热磁不可逆性，剩余磁矩和矫顽力随温度的升高而逐渐减小。讨论了自发表面铁磁团簇的可能起源以及我们的数据与掺杂铜酸盐的异常磁现象和相分离的关系。

Interface engineering of ferroelectricity in thin films of thiophosphate ABP 2 X 6 (A = Cu, Ag; B = In, Bi, Cr, V; and X = S, Se)

Two-dimensional ferroelectrics (FEs) are promising in the miniaturization of memory devices with ultra-high-density data storage and low power consumption. However, many thiophosphate monolayers, i.e., analogs of CuInP$_2$S$_6$ and referred to as ABP$_2$X$_6$, lose ferroelectricity and instead exhibit an antiferroelectric (AFE) or paraelectric ordering. We propose to tune the AFE ABP$_2$X$_6$ monolayers into the FE ordering through interface engineering. The mechanism is that there are couplings between the charge polarizations of the ABP$_2$X$_6$ monolayers and the local dipoles as well as th…

电荷有序La $_{1/3}$ Sr $_{2/3}$ FeO $_{3}$的超晶格诱导铁电性

Superlattice-induced ferroelectricity in charge-ordered La$_{1/3}$Sr$_{2/3}$FeO$_{3}$

电荷序驱动铁电体是一类新兴的功能材料，不同于传统的铁电体，其中电子主导的开关可以在高频下发生。尽管它们有希望，但到目前为止，只有少数表现出这种行为的系统在实验上得以实现，这激发了对新材料的需求。在这里，我们使用密度泛函理论研究人工结构的混合价固溶体La $_{1/3}$ Sr $_{2/3}$ FeO $_{3}$（LSFO），一个系统的实验研究的效果。我们的计算表明，A位阳离子（111）层状LSFO表现出铁电电荷有序相，其中反转对称性被打破，通过改变注册表的电荷顺序相对于超晶格分层。该相位是能量简并与基态中心对称相位，和计算的开关极化是39 $μ$ C/cm $^{2}$，一个显着的值所产生的电子转移Fe离子之间。我们的计算表明，人工结构的LSFO和其他混合价氧化物具有强大的电荷有序的固溶体相可以导致电荷顺序诱导的铁电性。

铁磁有序下电子-声子相互作用对拉曼谱线的影响

Effect of electron-phonon interactions on Raman line at ferromagnetic ordering

发展了半金属中光学声子与传导电子相互作用的拉曼散射理论。我们评估的电子-声子相互作用在铁磁有序的载流子的玻尔兹曼方程的影响。发现化学势随温度的降低而降低。线宽和频移都表现出温度依赖性。

Ferroelectricity and multiferroicity in anti-Ruddlesden-Popper structures

Combining ferroelectricity with other properties such as visible light absorption or long-range magnetic order requires the discovery of new families of ferroelectric materials. Here, through the analysis of a high-throughput database of phonon band structures, we identify a new structural family of anti-Ruddlesden-Popper phases A$_4$X$_2$O (A=Ca, Sr, Ba, Eu, X=Sb, P, As, Bi) showing ferroelectric and anti-ferroelectric behaviors. The discovered ferroelectrics belong to the new class of hyperferroelectrics which polarize even under open-circuit boundary conditions. The polar distortion involve…

菱面体Bi2FeTiO6磁性和铁电性共存的第一性原理预测

First-principles prediction of coexistence of magnetism and ferroelectricity in rhombohedral Bi2FeTiO6

基于密度泛函理论的局域自旋密度近似加U（LSDA+U）方案计算表明，菱方体Bi $_2$ FeTiO $_6$是磁性和铁电性共存的潜在多铁性.一个磁矩为4 $μ_B$/分子式单位的铁磁组态已被报道，相对于最小的总能量。利用现代极化理论中的浆果相方法，对27.3 $μ$ C/cm $^2$的自发极化进行了评估，该自发极化主要由Ti的铁电畸变引起。在预测的新体系中，Bi-6s长电子对的立体化学活性和Ti偏心的“d $^0$ -ness”判据共存。根据Bi-6p、Fe-3d、Ti-3d和O-2 p状态的轨道分辨态密度，考虑Bi $^{3+}$、Fe $^{2+}$、Ti $^{4+}$和O $^{2-}$的氧化态，发现在菱形相中Bi $_2$ FeTiO $_6$的价态为Bi $_2$ $^{3+}$ Fe $^{2+}$ Ti $^{4+}$ O $_6$。

稀磁半导体中的铁磁和随机自旋有序

Ferromagnetic and random spin ordering in diluted magnetic semiconductors

在稀磁半导体系统中，磁性杂质之间的交换相互作用有两个独立的分量：直接反铁磁相互作用和由载流子介导的铁磁相互作用。取决于系统参数，系统的基态可以是铁磁有序的或随机有序的。在本文中，我们使用逾渗理论找到铁磁转变温度和分离铁磁相和价键玻璃相的量子临界点的位置。

EuX（X=Te，Se，S，O）磁性半导体中的压致电子混合和铁磁有序增强

Pressure-induced electronic mixing and enhancement of ferromagnetic ordering in EuX (X=Te, Se, S, O) magnetic semiconductors

在金刚石对顶砧装置上，用特定元素和轨道的X射线吸收光谱研究了EuX（X=Te，Se，S，O）单硫族化合物的电子结构与压力和阴离子的关系.各向同性晶格收缩通过诱导Eu 4{ \it f}和5{ \it d}电子轨道的混合而提高铁磁有序温度。阴离子取代（Te $\to$ O）通过自旋极化阴离子{ \it p}态增强竞争交换途径，抵消伴随的晶格收缩的效果。这些结果对于通过界面应变或化学取代来增强薄膜中FM交换相互作用的努力具有重要意义。

铁电性在α-导数中的应用

Ferroelectricity in corundum derivatives

寻找新的铁电材料有望拓宽我们对铁电机理的理解，扩大铁电材料的应用范围。在这里，我们研究了一类ABO 3和A2 BB 'O 6材料，它们可以通过在X位点上混合两个或三个有序阳离子而从X2 O3的X结构衍生出来。大多数这样的双金属衍生物具有极性结构，但目前还不清楚极化是否可逆，这是FE材料的要求。在本文中，我们提出了一种方法来研究的FE反向路径的材料在一个衍生物的家庭。首先，我们将金融衍生工具分为四类，并表明其中只有两类允许FE反转的可能性。然后，我们使用第一性原理密度泛函方法与结构约束计算的FE反转路径的能量分布和能量势垒。此外，我们确定了几个经验措施，可以提供一个经验法则估计的能量障碍。最后，确定了磁有序与铁电性相容的条件。这些结果使我们预测几种潜在的新FE材料。