Мультиферроики определяются как материалы, которые проявляют более одного из основных ферроидных свойств в одной и той же фазе: [1]
- ферромагнетизм - намагничивание, которое переключается приложенным магнитным полем
- сегнетоэлектричество - электрическая поляризация, которая переключается приложенным электрическим полем
- сегнетоэластичность - деформация, которая переключается под действием приложенного напряжения
Хотя сегнетоэлектрические сегнетоэластики и ферромагнитные сегнетоэластики формально являются мультиферроиками, в наши дни этот термин обычно используется для описания магнитоэлектрических мультиферроиков , которые одновременно являются ферромагнитными и сегнетоэлектрическими. [1] Иногда определение расширяется, чтобы включить непервичные параметры порядка, такие как антиферромагнетизм или ферримагнетизм . Кроме того, недавно были предложены и другие типы первичного порядка, такие как ферроидные конструкции магнитоэлектрических мультиполей [2], примером которых является ферротороидность [3] .
Помимо научного интереса к их физическим свойствам, мультиферроики могут найти применение в качестве исполнительных механизмов, переключателей, датчиков магнитного поля и новых типов электронных запоминающих устройств. [4]
История
Web науки поиск термин мультиферроики дают бумажный год 2000 «Почему так мало магнитными сегнетоэлектрики?» [5] от Н. А. Спалдина (тогда Хилл) как самый ранний результат. Эта работа объяснила происхождение противопоказаний между магнетизмом и сегнетоэлектричеством и предложила практические пути их обхода, и многие считают, что она положила начало современному взрыву интереса к мультиферроидным материалам. [6] Наличие практических путей создания мультиферроидных материалов с 2000 г. [5] стимулировало интенсивную деятельность. В частности , ключевые ранние работы были открытием большой сегнетоэлектрической поляризации в эпитаксиально выращенных тонких пленках магнитной BiFeO 3 , [7] наблюдение , что неколлинеарно магнитное упорядочение в ромбической TbMnO 3 [8] и TbMn 2 O 5 [9] вызывает сегнетоэлектричество и выявление необычного несобственного сегнетоэлектричества, совместимого с сосуществованием магнетизма в гексагональном манганите YMnO 3 . [10] На графике справа красным цветом показано количество статей по мультиферроикам из результатов поиска Web of Science до 2008 г .; экспоненциальный рост продолжается и сегодня.
Магнитоэлектрические материалы
Чтобы поместить мультиферроидные материалы в соответствующий исторический контекст, необходимо также рассмотреть магнитоэлектрические материалы , в которых электрическое поле изменяет магнитные свойства и наоборот. В то время как магнитоэлектрические материалы не обязательно являются мультиферроиками, все ферромагнитные сегнетоэлектрические мультиферроики являются линейными магнитоэлектриками, при этом приложенное электрическое поле вызывает изменение намагниченности, линейно пропорциональное его величине. Магнитоэлектрические материалы и соответствующий магнитоэлектрический эффект имеют более долгую историю, чем мультиферроики, показанные синим цветом на графике справа. Первое известное упоминание о магнитоэлектричестве содержится в книге Ландау и Лифшица « Электродинамика сплошных сред» 1959 года, в которой в конце раздела, посвященного пьезоэлектричеству, есть следующий комментарий : «Отметим еще два явления, которые, в принципе, могут существовать. . Один из них - пьезомагнетизм, который состоит из линейной связи между магнитным полем в твердом теле и деформацией (аналог пьезоэлектричества). Другой - линейная связь между магнитным и электрическим полями в среде, которая может вызвать, например, намагниченность, пропорциональную электрическому полю. Оба эти явления могут существовать для определенных классов магнитокристаллической симметрии. Однако мы не будем обсуждать эти явления более подробно, поскольку кажется, что до настоящего времени они, по-видимому, не наблюдались ни в каком веществе ». Годом позже, используя аргументы симметрии , И.Е. Дзялошинский показал, что материал Cr 2 O 3 должен иметь линейное магнитоэлектрическое поведение [11], и его предсказание было быстро подтверждено Д. Астровым. [12] В течение следующих десятилетий исследования магнитоэлектрических материалов неуклонно продолжались в ряде групп в Европе, в частности в бывшем Советском Союзе и в группе Х. Шмида в Университете Женевы. Серия конференций Восток-Запад под названием «Явления магнитоэлектрического взаимодействия в кристаллах» (MEIPIC) проводилась в период с 1973 (в Сиэтле) по 2009 (в Санта-Барбаре) , и действительно, термин «мультиферроидный магнитоэлектрический» был впервые использован Х. Шмидом в своей работе. материалы конференции MEIPIC 1993 г. (в Асконе). [13]
Механизмы сочетания сегнетоэлектричества и магнетизма
Чтобы быть определенным как сегнетоэлектрик, материал должен иметь спонтанную электрическую поляризацию, которая переключается приложенным электрическим полем. Обычно такая электрическая поляризация возникает в результате нарушения инверсии симметрии структурного искажения исходной центросимметричной фазы. Например, в прототипе сегнетоэлектрического титаната бария, BaTiO 3 , исходная фаза представляет собой идеальную кубическую структуру перовскита ABO 3 с ионом Ti 4+ в B- позиции в центре его кислородно-координационного октаэдра и без электрической поляризации. В сегнетоэлектрической фазе ион Ti 4+ смещается от центра октаэдра, вызывая поляризацию. Такое смещение имеет тенденцию быть благоприятным только тогда, когда катион B-позиции имеет электронную конфигурацию с пустой d- оболочкой (так называемая конфигурация d 0 ), которая способствует образованию ковалентной связи с понижением энергии между катионом B-позиции и соседним кислородные анионы. [5]
Это требование «d0-ности» [5] является явным препятствием для образования мультиферроиков, поскольку магнетизм в большинстве оксидов переходных металлов возникает из-за наличия частично заполненных d- оболочек переходных металлов . В результате в большинстве мультиферроиков сегнетоэлектричество имеет другое происхождение. Ниже описаны механизмы, которые, как известно, позволяют обойти это противопоказание между ферромагнетизмом и сегнетоэлектричеством. [14]
Одинокая пара-активная
В мультиферроиках с активными неподеленными парами [5] сегнетоэлектрическое смещение вызывается катионом A-узла, а магнетизм возникает из-за частично заполненной d- оболочки на узле B. Примеры включают феррит висмута , BiFeO 3 , [15] BiMnO 3 (хотя он считается антиполярным ) [16] и PbVO 3 . [17] В этих материалах катион A-сайта (Bi 3+ , Pb 2+ ) имеет так называемую стереохимически активную неподеленную пару электронов 6s 2 , и смещению катиона в A-позиции способствует обмен электронами с понижением энергии между формально пустыми 6p- орбиталями A-узла и заполненными O 2p- орбиталями. [18]
Геометрическое сегнетоэлектричество
В геометрических сегнетоэлектриках движущей силой структурного фазового перехода, приводящего к полярному сегнетоэлектрическому состоянию, является вращательное искажение многогранников, а не образование ковалентных связей с разделением электронов. Такие вращательные искажения возникают во многих оксидах переходных металлов; в перовскитах, например, они обычны, когда катион A-позиции мал, так что кислородные октаэдры коллапсируют вокруг него. В перовскитах трехмерная связность многогранников означает отсутствие результирующей поляризации; если один октаэдр вращается вправо, его связанный сосед поворачивается влево и так далее. Однако в слоистых материалах такое вращение может привести к чистой поляризации.
Типичными геометрическими сегнетоэлектриками являются слоистые фториды переходных металлов бария, BaMF 4 , M = Mn, Fe, Co, Ni, Zn, которые имеют сегнетоэлектрический переход при температуре около 1000 К и магнитный переход в антиферромагнитное состояние при температуре около 50 К. [19] Поскольку искажение не вызвано гибридизацией между катионом d-сайта и анионами, оно совместимо с существованием магнетизма на B-сайте, что обеспечивает мультиферроидное поведение. [20]
Второй пример представляет собой семейство гексагональных манганитов из редкоземельных элементов (h- R MnO 3 с R = Ho-Lu, Y), которые имеют структурный фазовый переход при температуре около 1300 К, состоящий в основном из наклона бипирамид MnO 5 . [10] Хотя сам наклон имеет нулевую поляризацию, он связан с полярной гофрировкой слоев R- иона, которая дает поляризацию ~ 6 мкКл / см². Поскольку сегнетоэлектричество не является основным параметром порядка, его называют несобственным . Мультиферроидная фаза достигается при ~ 100 К, когда возникает треугольный антиферромагнитный порядок из-за фрустрации спина. [21] [22]
Заказ начисления
Упорядочение заряда может происходить в соединениях, содержащих ионы смешанной валентности, когда электроны, которые делокализованы при высокой температуре, локализуются в упорядоченном виде на разных катионных сайтах, так что материал становится изолирующим. Когда структура локализованных электронов полярна, заряженное упорядоченное состояние является сегнетоэлектрическим. Обычно ионы в таком случае являются магнитными, поэтому сегнетоэлектрическое состояние также является мультиферроиком. [23] Первым предложенным примером мультиферроика с упорядоченным зарядом был LuFe 2 O 4 , который упорядочен при 330 К с расположением ионов Fe 2+ и Fe 3+ . [24] Ферримагнитное упорядочение происходит ниже 240 К. Тем не менее, недавно был поставлен вопрос о том, является ли зарядовое упорядочение полярным. [25] Кроме того, в магнетите, Fe 3 O 4 , ниже его перехода Фервея, [26] и (Pr, Ca) MnO, предполагается наличие зарядового упорядоченного сегнетоэлектричества.
3. [23]
Магнитоуправляемое сегнетоэлектричество
В мультиферроиках с магнитным приводом [27] макроскопическая электрическая поляризация индуцируется дальним магнитным порядком, который является нецентросимметричным. Формально электрическая поляризация,, дается через намагниченность, , от
.
Подобно рассмотренным выше геометрическим сегнетоэлектрикам, сегнетоэлектричество несобственно, потому что поляризация не является первичным параметром порядка (в данном случае первичным порядком является намагниченность) для ферроидного фазового перехода.
Типичным примером является образование нецентросимметричного магнитного спирального состояния, сопровождающееся небольшой сегнетоэлектрической поляризацией, ниже 28 К в TbMnO 3 . [8] В этом случае поляризация мала, 10 -2 мкКл / см 2 , потому что механизм, связывающий нецентросимметричную спиновую структуру с кристаллической решеткой, является слабой спин-орбитальной связью. Большие поляризации возникают, когда нецентросимметричное магнитное упорядочение вызвано более сильным сверхобменным взаимодействием, например, в орторомбическом HoMnO 3 и родственных материалах. [28] В обоих случаях магнитоэлектрическая связь является сильной, потому что сегнетоэлектричество напрямую вызвано магнитным порядком.
f-электронный магнетизм
В то время как большинство магнитоэлектрических мультиферроиков, разработанных на сегодняшний день, обладают традиционным магнетизмом d-электронов переходных металлов и новым механизмом сегнетоэлектричества, также можно ввести другой тип магнетизма в обычный сегнетоэлектрик. Наиболее очевидный путь - использовать редкоземельный ион с частично заполненной оболочкой из f- электронов в позиции A. Примером является EuTiO 3, который, хотя и не является сегнетоэлектрическим в условиях окружающей среды, становится таковым при небольшом напряжении [29] или когда его постоянная решетки увеличивается, например, путем замены некоторого количества бария в узле A. [30]
Композиты
Остается задача разработать хорошие однофазные мультиферроики с большими намагниченностью и поляризацией и сильной связью между ними при комнатной температуре. Поэтому композиты, сочетающие магнитные материалы, такие как FeRh, [31], с сегнетоэлектрическими материалами, такими как PMN-PT, являются привлекательным и признанным способом достижения мультиферроичности. Некоторые примеры включают магнитные тонкие пленки на пьезоэлектрических подложках PMN-PT и трехслойные структуры Metglass / PVDF / Metglass. [32] Недавно был продемонстрирован интересный послойный рост мультиферроичного композита атомного масштаба, состоящего из отдельных слоев сегнетоэлектрика и антиферромагнетика LuFeO 3, чередующихся с ферримагнитным, но неполярным LuFe 2 O 4 в сверхрешетке. [33]
Другой
Сообщалось о сильной магнитоэлектрической связи при комнатной температуре в мультиферроиках типа I, таких как «разбавленный» магнитный перовскит (PbZr 0,53 Ti 0,47 O 3 ) 0,6 - (PbFe 1/2 Ta 1/2 O 3 ) 0,4 ( PZTFT) в определенных фазах Ауривиллиуса, а в системе (BiFe 0,9 Co 0,1 O 3 ) 0,4 - (Bi 1/2 K 1/2 TiO 3 ) 0,6 (BFC-BKT). Здесь сильная МЭ связь наблюдалась в микроскопическом масштабе с использованием PFM в магнитном поле среди других методов. [34] [35] [36] Последняя система, по-видимому, является первым релаксорным сегнетоэлектрическим мультиферроиком типа ядро-оболочка , где предполагается, что магнитная структура в так называемых «мультиферроидных кластерах» обусловлена ферримагнетизмом Fe-Co, который может переключаться электрическим полем. Органические-неорганические гибридные мультиферроики были описаны в семействе металлоформиатных перовскитов, [37], а также о молекулярных мультиферроиках, таких как [(CH 3 ) 2 NH 2 ] [Ni (HCOO) 3 ], с упругой деформационной связью между параметрами заказа. [38]
Классификация
Мультиферроики типа I и типа II
Полезная схема классификации мультиферроиков на так называемые мультиферроики типа I и типа II была введена в 2009 г. Д. Хомским. [39]
Хомский предложил термин мультиферроик I типа для материалов, в которых сегнетоэлектричество и магнетизм возникают при разных температурах и возникают по разным механизмам. Обычно структурное искажение, вызывающее сегнетоэлектричество, происходит при высокой температуре, а магнитное упорядочение, которое обычно является антиферромагнитным, устанавливается при более низкой температуре. Типичным примером является BiFeO 3 (T C = 1100 K, T N = 643 K) с сегнетоэлектричеством, управляемым стереохимически активной неподеленной парой иона Bi 3+, и магнитным упорядочением, вызванным обычным механизмом сверхобмена. YMnO 3 [40] (T C = 914 K, T N = 76 K) также относится к типу I, хотя его сегнетоэлектричество так называемое «несобственное», что означает, что это вторичный эффект, возникающий из-за другого (первичного) структурного искажения. . Независимое появление магнетизма и сегнетоэлектричества означает, что области этих двух свойств могут существовать независимо друг от друга. Большинство мультиферроиков типа I демонстрируют линейный магнитоэлектрический отклик, а также изменения диэлектрической восприимчивости при магнитном фазовом переходе.
Термин мультиферроик типа II используется для материалов, в которых магнитное упорядочение нарушает инверсионную симметрию и непосредственно «вызывает» сегнетоэлектричество. В этом случае температуры упорядочения для двух явлений идентичны. Прототипический пример TbMnO 3 , [41] , в котором не-центросимметрично магнитной спиральный сопровождается сегнетоэлектрическими наборами поляризации в при 28 K. Так же переход вызывает оба эффекта они по конструкции сильно связанные. Сегнетоэлектрические поляризации имеют тенденцию быть на несколько порядков меньше, чем поляризация мультиферроиков типа I, однако обычно порядка 10 -2 мкКл / см 2 . [39] Об обратном эффекте также сообщалось в изолирующей соли Мотта с переносом заряда κndash; (BEDT-TTF) 2Cu [N (CN)
2] Cl . [42] Здесь переход зарядового упорядочения в полярный сегнетоэлектрический корпус приводит в движение магнитное упорядочение, снова создавая тесную связь между сегнетоэлектрическим и, в данном случае антиферромагнитным, порядками.
Симметрия и сцепление
Формирование ферроикового порядка всегда связано с нарушением симметрии. Например, симметрия пространственной инверсии нарушается, когда сегнетоэлектрики развивают свой электрический дипольный момент, а обращение времени нарушается, когда ферромагнетики становятся магнитными. Нарушение симметрии может быть описано параметром порядка, поляризацией P и намагниченностью M в этих двух примерах, и приводит к множеству эквивалентных основных состояний, которые могут быть выбраны соответствующим сопряженным полем; электрический или магнитный для сегнетоэлектриков или ферромагнетиков соответственно. Это приводит, например, к знакомому переключению магнитных битов с использованием магнитных полей при хранении магнитных данных.
Ферроики часто характеризуются поведением их параметров порядка при пространственной инверсии и обращении времени (см. Таблицу). Операция пространственной инверсии меняет направление поляризации (так что явление поляризации антисимметрично), оставляя инвариант намагниченности. В результате неполярные ферромагнетики и сегнетоэластики инвариантны относительно пространственной инверсии, тогда как полярные сегнетоэлектрики - нет. С другой стороны, операция обращения времени меняет знак M (который, следовательно, является антисимметричным), в то время как знак P остается неизменным. Поэтому немагнитные сегнетоэластики и сегнетоэлектрики инвариантны относительно обращения времени, а ферромагнетики - нет.
Пространственная инверсия симметричная | Антисимметричный | |
Симметричный с обращением времени | Ферроэластик | Сегнетоэлектрик |
Антисимметричный с обращением времени | Ферромагнетик | Магнитоэлектрический мультиферроик |
Магнитоэлектрические мультиферроики являются антисимметричными как с обращением пространства, так и с обращением времени, поскольку они одновременно являются ферромагнитными и сегнетоэлектрическими.
Комбинация нарушений симметрии в мультиферроиках может привести к взаимодействию между параметрами порядка, так что одним свойством ферроика можно управлять с помощью сопряженного поля другого. Сегнетоэластичные сегнетоэлектрики, например, являются пьезоэлектриками , что означает, что электрическое поле может вызывать изменение формы или давление может индуцировать напряжение, а сегнетоэластичные ферромагнетики демонстрируют аналогичное пьезомагнитное поведение. Особенно привлекательным для потенциальных технологий является управление магнетизмом с помощью электрического поля в магнитоэлектрических мультиферроиках, поскольку электрические поля требуют меньше энергии, чем их магнитные аналоги.
Приложения
Контроль магнетизма электрическим полем
Основным технологическим стимулом для исследования мультиферроиков был их потенциал для управления магнетизмом с помощью электрических полей через их магнитоэлектрическую связь. Такая возможность может быть технологически преобразующей, поскольку производство электрических полей гораздо менее энергоемко, чем производство магнитных полей (которые, в свою очередь, требуют электрического тока), которые используются в большинстве существующих технологий, основанных на магнетизме. Были достигнуты успехи в управлении ориентацией магнетизма с помощью электрического поля, например, в гетероструктурах из обычных ферромагнитных металлов и мультиферроика BiFeO 3 , [43], а также в управлении магнитным состоянием , например, от антиферромагнетика до ферромагнетика в FeRh. [44]
В тонких пленках мультиферроиков связанные параметры магнитного и сегнетоэлектрического порядка могут быть использованы для разработки устройств магнитоэлектроники. К ним относятся новые устройства спинтроники, такие как датчики туннельного магнитосопротивления (TMR) и спиновые клапаны с функциями настройки электрического поля. Типичное устройство TMR состоит из двух слоев ферромагнитных материалов, разделенных тонким туннельным барьером (~ 2 нм) из тонкой пленки мультиферроика. [45] В таком устройстве перенос спина через барьер можно регулировать электрически. В другой конфигурации в качестве слоя закрепления обменного смещения может использоваться слой мультиферроика. Если ориентацию антиферромагнитных спинов в мультиферроидном пиннинговом слое можно электрически настраивать, то магнитосопротивлением устройства можно управлять с помощью приложенного электрического поля. [46] Можно также исследовать несколько элементов памяти состояний, где данные хранятся как в электрической, так и в магнитной поляризациях.
Радио и высокочастотные устройства
Мультиферроидные композитные структуры в объемной форме исследуются для создания высокочувствительных датчиков переменного магнитного поля и электрически настраиваемых микроволновых устройств, таких как фильтры, генераторы и фазовращатели (в которых ферри-, ферро- или антиферромагнитный резонанс настраивается электрически, а не магнитно). . [47]
Перекрестные приложения в других областях физики
Мультиферроики используются для решения фундаментальных вопросов космологии и физики элементарных частиц. [48] Во-первых, тот факт, что отдельный электрон является идеальным мультиферроиком, с любым электрическим дипольным моментом, необходимым по симметрии, чтобы принять ту же ось, что и его магнитный дипольный момент, был использован для поиска электрического дипольного момента электрона. . Использование разработанного мультиферроидного материала (Eu, Ba) TiO
3изменение чистого магнитного момента при переключении сегнетоэлектрической поляризации в приложенном электрическом поле отслеживалось, что позволяло определить верхнюю границу возможного значения электрического дипольного момента электрона. [49] Эта величина важна, потому что она отражает количество нарушений симметрии обращения времени (и, следовательно, CP) во Вселенной, что налагает серьезные ограничения на теории физики элементарных частиц. Во втором примере было показано, что необычный неправильный геометрический сегнетоэлектрический фазовый переход в гексагональных манганитах имеет общие характеристики симметрии с предполагаемыми фазовыми переходами ранней вселенной. [50] В результате гексагональные манганиты могут быть использованы для проведения экспериментов в лаборатории для проверки различных аспектов физики ранней Вселенной. [51] В частности, предложенный механизм образования космических струн был проверен, [51] и аспекты эволюции космических струн изучаются посредством наблюдения их аналогов пересечения мультиферроидных областей.
Приложения за пределами магнитоэлектричества
За последние несколько лет был обнаружен ряд других неожиданных применений, в основном в мультиферроидном феррите висмута, которые, по-видимому, не имеют прямого отношения к связанному магнетизму и сегнетоэлектричеству. Они включают в себя фотоэлектрический эффект , [52] фотокатализ , [53] и чувствительный газа поведения. [54] Вполне вероятно, что комбинация сегнетоэлектрической поляризации с небольшой шириной запрещенной зоны, частично состоящей из d-состояний переходных металлов, ответственна за эти благоприятные свойства.
Динамика
Динамическая мультиферроичность
Недавно было указано, что точно так же, как электрическая поляризация может быть вызвана пространственно изменяющимся магнитным порядком, магнетизм может создаваться изменяющейся во времени поляризацией. Возникшее в результате явление получило название динамической мультиферроичности . [55] намагничивание, дан кем-то
где поляризация и обозначает векторное произведение. Формализм динамической мультиферроичности лежит в основе следующего разнообразного круга явлений: [55]
- Фононный эффект Зеемана, при котором фононы противоположной круговой поляризации имеют разные энергии в магнитном поле. Это явление требует экспериментальной проверки.
- Резонансное возбуждение магнонов оптическими фононами. [56]
- Электромагноны Дзылаошинского-Мория. [57]
- Обратный эффект Фарадея. [58]
- Экзотические ароматы квантовой важности. [59]
Динамические процессы
Изучение динамики мультиферроидных систем связано с пониманием эволюции во времени связи между различными порядками ферроиков , в частности, под действием внешних приложенных полей. Текущие исследования в этой области мотивированы как обещанием новых типов приложений, основанных на связанной природе динамики, так и поиском новой физики, лежащей в основе фундаментального понимания элементарных возбуждений МП. Все большее количество исследований динамики МП посвящено изучению связи между электрическим и магнитным параметрами порядка в магнитоэлектрических мультиферроиках. В этом классе материалов ведущие исследования исследуют, как теоретически, так и экспериментально, фундаментальные ограничения (например, собственная скорость связи, прочность связи, синтез материалов) динамической магнитоэлектрической связи и способы их достижения и использования для разработки новые технологии.
В основе предлагаемых технологий, основанных на магнитоэлектрической связи, лежат процессы переключения, которые описывают изменение макроскопических магнитных свойств материала электрическим полем и наоборот. Большая часть физики этих процессов описывается динамикой доменов и доменных стенок . Важной целью текущих исследований является минимизация времени переключения от долей секунды («квазистатический режим») в сторону наносекундного диапазона и быстрее, причем последнее является типичным масштабом времени, необходимым для современной электроники, такой как следующая поколения запоминающих устройств.
Сверхбыстрые процессы, работающие в пикосекундных, фемтосекундных и даже аттосекундных масштабах, управляются и изучаются с использованием оптических методов, которые находятся на переднем крае современной науки. Физика, лежащая в основе наблюдений в этих коротких временных масштабах, регулируется неравновесной динамикой и обычно использует резонансные процессы. Одной из демонстраций сверхбыстрых процессов является переключение из коллинеарного антиферромагнитного состояния в спиральное антиферромагнитное состояние в CuO при возбуждении лазерным импульсом длительностью 40 фс 800 нм. [60] Второй пример показывает возможность прямого управления спиновыми волнами с помощью ТГц излучения на антиферромагнитном NiO. [61] Это многообещающие демонстрации того, как переключение электрических и магнитных свойств в мультиферроиках, опосредованное смешанным характером магнитоэлектрической динамики, может привести к сверхбыстрой обработке данных, коммуникациям и устройствам квантовых вычислений.
Текущее исследование динамики МП направлено на решение различных открытых вопросов; практическая реализация и демонстрация сверхвысокой скорости переключения областей, разработка новых приложений, основанных на настраиваемой динамике, например частотная зависимость диэлектрических свойств, фундаментальное понимание смешанного характера возбуждений (например, в случае МЭ, смешанные фононы -магнонные моды - «электромагноны»), и потенциальное открытие новой физики, связанной с взаимодействием МП.
Домены и доменные стены
Как и любой ферроидный материал, мультиферроидная система фрагментирована на домены. Домен является пространственно протяженной областью с направлением постоянная и фазами его параметров порядка. Соседние домены разделены переходными областями, называемыми доменными стенками.
Свойства мультиферроиков
В отличие от материалов с одним ферроиком, домены в мультиферроиках обладают дополнительными свойствами и функциями. Например, они характеризуются совокупностью как минимум двух параметров порядка. [62] Параметры порядка могут быть независимыми (типичными, но не обязательными для мультиферроика типа I) или связанными (обязательными для мультиферроика типа II).
Многие выдающиеся свойства, которые отличают домены в мультиферроиках от доменов в материалах с одним ферроиком, являются следствием связи между параметрами порядка.
- Связь может привести к образцам с распределением и / или топологией доменов, которые являются исключительными для мультиферроиков.
- Связь по параметру порядка обычно однородна по всей области, т. Е. Градиентные эффекты незначительны.
- В некоторых случаях усредненное чистое значение параметра порядка для шаблона домена более важно для связи, чем значение параметра порядка отдельного домена. [63]
Эти проблемы приводят к появлению новых функций, которые объясняют нынешний интерес к этим материалам.
Свойства мультиферроиков доменных стенок
Доменные стенки представляют собой пространственно протяженные переходные области, обеспечивающие передачу параметра порядка от одного домена к другому. По сравнению с доменами доменные стенки неоднородны и могут иметь более низкую симметрию. Это может изменить свойства мультиферроика и связь его параметров порядка. Мультиферроидные доменные стенки могут обладать определенными статическими [64] и динамическими [65] свойствами.
Статические свойства относятся к неподвижным стенам. Они могут возникнуть в результате
- Приведенная размерность
- Конечная ширина стены
- Различная симметрия стены
- Собственная химическая, электронная неоднородность или неоднородность параметра порядка внутри стенок и возникающие в результате градиентные эффекты. [66]
Синтез
Мультиферроидные свойства могут проявляться в большом количестве материалов. Поэтому используются несколько традиционных способов изготовления материалов, в том числе твердотельный синтез , [67] гидротермальный синтез , золь-гель обработка , осаждение в вакууме и плавающая зона .
Некоторые типы мультиферроиков требуют более специализированных методов обработки, таких как
- Осаждение на основе вакуума (например: MBE , PLD ) для осаждения тонких пленок для использования определенных преимуществ, которые могут иметь двухмерные слоистые структуры, такие как: мультиферроики, опосредованные деформацией, гетероструктуры, анизотропия.
- Твердотельный синтез под высоким давлением для стабилизации метастабильных или сильно искаженных структур, или в случае мультиферроиков на основе Bi из-за высокой летучести висмута.
Список материалов
Большинство мультиферроидных материалов, идентифицированных на сегодняшний день, представляют собой оксиды переходных металлов, которые представляют собой соединения (обычно 3d ) переходных металлов с кислородом и часто дополнительным катионом основной группы. Оксиды переходных металлов являются благоприятным классом материалов для идентификации мультиферроиков по нескольким причинам:
- Локализованные 3d-электроны на переходном металле обычно являются магнитными, если они частично заполнены электронами.
- Кислород находится в «золотом пятне» периодической таблицы, поскольку связи, которые он создает с переходными металлами, не являются ни слишком ионными (как его соседний фтор, F), ни слишком ковалентными (как соседний азот, N). В результате его связи с переходными металлами достаточно поляризуемы, что благоприятно для сегнетоэлектричества.
- Переходные металлы и кислород имеют тенденцию быть земными, нетоксичными, стабильными и экологически безвредными.
Многие мультиферроики имеют структуру перовскита . Отчасти это исторически - большинство хорошо изученных сегнетоэлектриков - перовскиты, - отчасти из-за высокой химической универсальности структуры.
Ниже приведен список некоторых наиболее изученных мультиферроиков с их температурами сегнетоэлектрического и магнитного упорядочения. Когда материал демонстрирует более одного сегнетоэлектрического или магнитного фазового перехода, дается наиболее релевантный для мультиферроидного поведения.
Материал | Сегнетоэлектрик T C [K] | магнитный T N или T C [K] | Тип сегнетоэлектричества |
---|---|---|---|
BiFeO 3 | 1100 | 653 | одинокая пара |
ч-YMnO 3 | 920 [68] [69] | 80 | геометрический (неправильный) |
БАНИФ 4 | геометрический (собственно) | ||
PbVO 3 | одинокая пара | ||
BiMnO 3 | одинокая пара | ||
LuFe 2 O 4 | заказанный заряд | ||
HoMn 2 O 5 | 39 [70] | с магнитным приводом | |
h-HoMnO 3 | 873 [69] | 76 | геометрический (неправильный) |
ч-ScMnO 3 | 129 [69] | геометрический (неправильный) | |
ч-ErMnO 3 | 833 [69] | 80 | геометрический (неправильный) |
ч-TmMnO 3 | > 573 [69] | 86 | геометрический (неправильный) |
h-YbMnO 3 | 993 [69] | 87 | геометрический (неправильный) |
ч-LuMnO 3 | > 750 [69] | 96 | геометрический (неправильный) |
К 2 SeO 4 | геометрический | ||
CS 2 CdI 4 | геометрический | ||
TbMnO 3 | 27 | 42 [71] | с магнитным приводом |
Ni 3 V 2 O 8 | 6,5 [72] | ||
MnWO 4 | 13,5 [73] | с магнитным приводом | |
CuO | 230 [74] | 230 | с магнитным приводом |
ZnCr 2 Se 4 | 110 [75] | 20 | |
LiCu 2 O 2 | [76] | ||
Ni 3 B 7 O 13 I | [77] |
Смотрите также
- Ферротороидность
Обзоры на Мультиферроики
- Спалдин, Никола А. (2020). «Мультиферроики вне контроля магнетизма электрическим полем» . Proc. Рой. Soc. . 476 (2233): 0542. arXiv : 1908.08352 . Bibcode : 2020RSPSA.47690542S . DOI : 10,1098 / rspa.2019.0542 . PMC 7016559 . PMID 32082059 .
- Спалдин Н.А.; Рамеш, Р. (2019). «Успехи в области магнитоэлектрических мультиферроиков» . Природа . 18 (3): 203–212. DOI : 10.1038 / s41563-018-0275-2 . PMID 30783227 . S2CID 73464831 .
- Спалдин, Никола А. (2017). «Мультиферроики: прошлое, настоящее и будущее» . Бюллетень МИССИС . 42 (5): 385–390. DOI : 10.1557 / mrs.2017.86 . ISSN 0883-7694 .
- Спалдин, Никола А. (2017). «Мультиферроики: от космически больших до субатомно малых». Материалы обзора природы . 2 (5): 17017. Bibcode : 2017NatRM ... 217017S . DOI : 10.1038 / natrevmats.2017.17 .
- Fiebig, M .; Lottermoser, Th .; Meier, D .; Трассин, М. (2016). «Эволюция мультиферроиков». Материалы обзора природы . 1 (8): 16046. Bibcode : 2016NatRM ... 116046F . DOI : 10.1038 / natrevmats.2016.46 .
- Dong, S .; Liu, J.-M .; Cheong, S.-W .; Рен, З.Ф. (2015). «Мультиферроидные материалы и магнитоэлектрическая физика: симметрия, запутанность, возбуждение и топология». Успехи физики . 64 (5–6): 519–626. arXiv : 1512.05372 . Bibcode : 2015AdPhy..64..519D . DOI : 10.1080 / 00018732.2015.1114338 . S2CID 119182615 .
- Пятаков А.П .; Звездин, А.К. (2012). «Магнитоэлектрические и мультиферроидные среды». Успехи физ . 55 (6): 557–581. Bibcode : 2012PhyU ... 55..557P . DOI : 10.3367 / ufne.0182.201206b.0593 .
- Ma, J .; Ху, JM; Ли, З .; Нан, CW (2011). «Последние достижения в мультиферроидных магнитоэлектрических композитах: от объемных до тонких пленок». Современные материалы . 23 (9): 1062–1087. DOI : 10.1002 / adma.201003636 . PMID 21294169 .
- Акбашев А.Р .; Каул, АР (2011). «Структурно-химические аспекты проектирования мультиферроидных материалов». Российские химические обзоры . 80 (12): 1159–1177. Bibcode : 2011RuCRv..80.1159A . DOI : 10.1070 / rc2011v080n12abeh004239 .
- Tokura, Y .; Секи, С. (2010). «Мультиферроики со спиральными спиновыми порядками». Adv. Матер. 22 (14): 1554–1565. DOI : 10.1002 / adma.200901961 . PMID 20496385 .
- Spaldin, Nicola A .; Чеонг, Санг Ук; Рамеш, Рамамурти (01.10.2010). «Мультиферроики: прошлое, настоящее и будущее». Физика сегодня . 63 (10): 38–43. Bibcode : 2010PhT .... 63j..38S . DOI : 10.1063 / 1.3502547 .
- Ван, К.Ф .; Лю, JM; Рен, ZF (2009). «Мультиферроичность: связь магнитного и поляризационного порядков». Adv. Phys. 58 (4): 321–448. arXiv : 0908.0662 . Bibcode : 2009AdPhy..58..321W . DOI : 10.1080 / 00018730902920554 . S2CID 118149803 .
- Хомский, Д. (2008). «Мультиферроичность за счет упорядоченности заряда». Журнал физики: конденсированное вещество . 20 (43): 434217. arXiv : 0803.2964 . Bibcode : 2008JPCM ... 20Q4217V . DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 20/43/434217 . S2CID 1037678 .
- Нан, Се-Вен; Бичурин М.И. Дун, Шусян; Viehland, D .; Сринивасан, Г. (2008). «Мультиферроидные магнитоэлектрические композиты: историческая перспектива, состояние и направления на будущее». J. Appl. Phys . 103 (3): 031101–031101–35. Bibcode : 2008JAP ... 103c1101N . DOI : 10.1063 / 1.2836410 .
- Spaldin, Nicola A .; Рамеш, Р. (2008-11-01). «Электрополевое управление магнетизмом в сложных оксидных тонких пленках» . Бюллетень МИССИС . 33 (11): 1047–1050. DOI : 10.1557 / mrs2008.224 . ISSN 1938-1425 .
- Кимура, Т. (2007). «Спиральные магниты как магнитоэлектрики». Анну. Rev. Mater. Res. 37 : 387–413. Bibcode : 2007AnRMS..37..387K . DOI : 10.1146 / annurev.matsci.37.052506.084259 .
- Bibes, M .; Бартелеми, А. (2007). «Оксидная спинтроника». IEEE Trans. Электрон. Dev. 54 (5): 1003–1023. arXiv : 0706.3015 . Bibcode : 2007ITED ... 54.1003B . DOI : 10.1109 / ted.2007.894366 . S2CID 8544618 .
- Cheong, S.-W .; Мостовой, М. (2007). «Мультиферроики: магнитный поворот для сегнетоэлектричества» (PDF) . Материалы природы . 6 (1): 13–20. Bibcode : 2007NatMa ... 6 ... 13C . DOI : 10.1038 / nmat1804 . ЛВП : 11370 / f0777dfc-d0d7-4358-8337-c63e7ad007e7 . PMID 17199121 .
- Рамеш, Р .; Спалдин, Н.А. (2007). «Мультиферроики: прогресс и перспективы в тонких пленках». Материалы природы . 6 (1): 21–29. Bibcode : 2007NatMa ... 6 ... 21R . DOI : 10.1038 / nmat1805 . PMID 17199122 .
- Токура, Ю. (2007). «Мультиферроики - к сильной связи между намагниченностью и поляризацией в твердом теле». J. Mag. Mag. Мат. 310 (2): 1145–1150. Bibcode : 2007JMMM..310.1145T . DOI : 10.1016 / j.jmmm.2006.11.198 .
- Рао, CNR; Серрао, CR (2007). «Новые пути к мультиферроикам». J. Mater. Chem. 17 (47): 4931. DOI : 10.1039 / b709126e .
- Eerenstein, W .; Матур, Северная Дакота; Скотт, Дж. Ф. (2006). «Мультиферроидные и магнитоэлектрические материалы ' ». Природа . 442 (7104): 759–765. Bibcode : 2006Natur.442..759E . DOI : 10,1038 / природа05023 . PMID 16915279 . S2CID 4387694 .
- Хомский, Д.И. (2006). «Мультиферроики: разные способы сочетания магнетизма и сегнетоэлектричества». J. Mag. Mag. Мат. 306 (1): 1. arXiv : cond-mat / 0601696 . Bibcode : 2006JMMM..306 .... 1K . DOI : 10.1016 / j.jmmm.2006.01.238 . S2CID 119377961 .
- Токура, Ю. (2006). «Мультиферроики , как Quantum электромагниты ' ». Наука . 312 (5779): 1481–1482. DOI : 10.1126 / science.1125227 . PMID 16763137 . S2CID 136576668 .
- Prellier, W .; Сингх, член парламента; Муругавел, П. (2005). «Однофазные мультиферроидные оксиды: от объемных до тонких пленок». J. Phys .: Condens. Материя . 17 (30): R803. Bibcode : 2005JPCM ... 17R.803P . DOI : 10,1088 / 0953-8984 / 17/30 / R01 .
- Фибиг, М. (2005). «Возрождение магнитоэлектрического эффекта». J. Phys. D: Прил. Phys. 38 (8): R123. Bibcode : 2005JPhD ... 38R.123F . DOI : 10,1088 / 0022-3727 / 38/8 / R01 .
- Спалдин Н.А .; Фибиг, М. (2005). «Возрождение магнитоэлектрических мультиферроиков». Наука . 309 (5733): 391–392. DOI : 10.1126 / science.1113357 . PMID 16020720 . S2CID 118513837 .
Беседы и документальные фильмы о мультиферроиках
Документальный фильм France 24 "Никола Спалдин: пионер мультиферроиков" (12 минут) https://www.youtube.com/watch?v=bfVKtIcl2Nk&t=10s
Семинар Р. Рамеша «Контроль магнетизма электрическим полем» в штате Мичиган (1 час) https://www.youtube.com/watch?v=dTpr9CEYP6M
Приз Макса Ресслера за мультиферроики в ETH Zürich (5 минут): https://www.youtube.com/watch?v=Nq0j6xrNcLk
Коллоквиум ICTP «От материалов к космологии; изучение ранней Вселенной под микроскопом» Никола Спалдин (1 час) https://www.youtube.com/watch?v=CYHB0BZQU-U
Исследование Цуеши Кимуры «На пути к высокофункциональным устройствам с использованием мультиферроиков» (4 минуты): https://www.youtube.com/watch?v=_KfySbeVO4M
«Сильная корреляция между электричеством и магнетизмом в материалах» Йоши Токура (45 минут): https://www.youtube.com/watch?v=i6tcSXbEELE
«Прорыв стены к следующей материальной эпохе», Falling Walls, Берлин (15 минут): https://www.youtube.com/watch?v=pirXBfwni-w
Рекомендации
- ^ а б Spaldin, Nicola A .; Фибиг, Манфред (2005). «Возрождение магнитоэлектрических мультиферроиков». Наука . 309 (5733): 391–2. DOI : 10.1126 / science.1113357 . PMID 16020720 . S2CID 118513837 .
- ^ Spaldin, Nicola A .; Фибиг, Манфред; Мостовой, Максим (2008). «Тороидальный момент в физике конденсированных сред и его связь с магнитоэлектрическим эффектом» (PDF) . Журнал физики: конденсированное вещество . 20 (43): 434203. Bibcode : 2008JPCM ... 20Q4203S . DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 20/43/434203 .
- ^ Эдерер, Клод; Спалдин, Никола А. (2007). «К микроскопической теории тороидальных моментов в объемных периодических кристаллах» (PDF) . Physical Review B . 76 (21): 214404. arXiv : 0706.1974 . Bibcode : 2007PhRvB..76u4404E . DOI : 10.1103 / PhysRevB.76.214404 . ЛВП : 2262/31370 . S2CID 55003368 .
- ^ Рамеш, Р .; Спалдин, Никола А. (2007). «Мультиферроики: прогресс и перспективы в тонких пленках». Материалы природы . 6 (1): 21–29. Bibcode : 2007NatMa ... 6 ... 21R . DOI : 10.1038 / nmat1805 . ISSN 1476-4660 . PMID 17199122 .
- ^ а б в г д Хилл, Никола А. (2000). «Почему так мало магнитных сегнетоэлектриков?». J. Phys. Chem. B . 104 (29): 6694–6709. DOI : 10.1021 / jp000114x .
- ^ Спалдин, Никола (03.07.2015). «Найди свой самый интересный вопрос» . Наука . 349 (6243): 110. Bibcode : 2015Sci ... 349..110S . DOI : 10.1126 / science.349.6243.110 . ISSN 0036-8075 . PMID 26138981 .
- ^ Wang, J .; и другие. (Март 2003 г.). "Эпитаксиальные мультиферроидные тонкопленочные гетероструктуры BiFeO3" (PDF) . Наука . 299 (5613): 1719–1722. Bibcode : 2003Sci ... 299.1719W . DOI : 10.1126 / science.1080615 . PMID 12637741 . S2CID 4789558 .
- ^ а б Kimura, T .; и другие. (2003). «Магнитный контроль поляризации сегнетоэлектрика». Природа . 426 (6962): 55–58. Bibcode : 2003Natur.426 ... 55K . DOI : 10.1038 / nature02018 . PMID 14603314 . S2CID 205209892 .
- ^ Hur, N .; и другие. (2004). «Инверсия электрической поляризации и память в мультиферроидном материале, индуцированная магнитными полями». Природа . 429 (6990): 392–395. Bibcode : 2004Natur.429..392H . DOI : 10,1038 / природа02572 . PMID 15164057 . S2CID 4424028 .
- ^ а б Ван Акен, Бас Б .; Palstra, Thomas TM; Филиппетти, Алессио; Спалдин, Никола А. (2004-03-01). «Происхождение сегнетоэлектричества в магнитоэлектрике YMnO3» . Материалы природы . 3 (3): 164–170. Bibcode : 2004NatMa ... 3..164V . DOI : 10.1038 / nmat1080 . ISSN 1476-1122 . PMID 14991018 . S2CID 23513794 .
- ^ Дзялошинский И.Е. (1960). «О магнитоэлектрическом эффекте в антиферромагнетиках» (PDF) . Сов. Phys. ЖЭТФ . 10 : 628.
- ^ Астров Д.Н. (1960). «Магнитоэлектрический эффект в антиферромагнетиках» . Сов. Phys. ЖЭТФ . 11 : 708.
- ^ Шмид, Ганс (1994). «Мультиферроидные магнитоэлектрики» . Сегнетоэлектрики . 162 : 317–338. DOI : 10.1080 / 00150199408245120 .
- ^ Spaldin, Nicola A .; Чеонг, Санг Ук; Рамеш, Рамамурти (2010). «Мультиферроики: прошлое, настоящее и будущее». Физика сегодня . 63 (10): 38–43. Bibcode : 2010PhT .... 63j..38S . DOI : 10.1063 / 1.3502547 .
- ^ Neaton, JB; Ederer, C .; Вагмаре, УФ; Спалдин Н.А .; Рабе, К.М. (2005). "Первопринципные исследования спонтанной поляризации в мультиферроике Bi Fe O 3" (PDF) . Phys. Rev. B . 71 (1): 014113. arXiv : cond-mat / 0407679 . Bibcode : 2005PhRvB..71a4113N . DOI : 10.1103 / Physrevb.71.014113 . hdl : 2262/31411 . S2CID 119006872 .
- ^ Seshadri, R .; Хилл, NA (2001). «Визуализация роли« одиноких пар »Bi 6s в нецентральных искажениях в ферромагнитном BiMnO 3». Chem. Матер . 13 (9): 2892–2899. DOI : 10.1021 / cm010090m .
- ^ Шпанченко, Роман В .; Черная, Виктория В .; Цирлин, Александр А .; Чижов, Павел С .; Скловский, Дмитрий Е .; Антипов, Евгений В .; Хлыбов, Евгений П .; Помякушин Владимир; Балагуров, Анатолий М. (2004-08-01). «Синтез, структура и свойства нового перовскита PbVO3». Химия материалов . 16 (17): 3267–3273. DOI : 10.1021 / cm049310x . ISSN 0897-4756 .
- ^ Вагмаре, УФ; Спалдин Н.А.; Kandpal, HC; Сешадри, Рам (17 марта 2003 г.). «Первопринципные индикаторы металличности и нецентричности катионов в халькогенидах каменных солей IV-VI двухвалентных Ge, Sn и Pb» (PDF) . Physical Review B . 67 (12): 125111. Bibcode : 2003PhRvB..67l5111W . DOI : 10.1103 / PhysRevB.67.125111 .
- ^ Скотт, Дж. Ф. (1979). «Фазовые переходы в BaMnF 4». Отчеты о достижениях физики . 42 (6): 1055–1084. Bibcode : 1979RPPh ... 42.1055S . DOI : 10.1088 / 0034-4885 / 42/6/003 . ISSN 0034-4885 .
- ^ Эдерер, Клод; Спалдин, Никола А. (10.07.2006). "Происхождение сегнетоэлектричества в мультиферроидных фторидах бария $ \ mathrm {Ba} M {\ mathrm {F}} _ {4} $: исследование из первых принципов". Physical Review B . 74 (2): 024102. arXiv : cond-mat / 0605042 . Bibcode : 2006PhRvB..74b4102E . DOI : 10.1103 / PhysRevB.74.024102 . ЛВП : 2262/31406 . S2CID 16780156 .
- ^ Yen, F .; De la Cruz, C .; Lorenz, B .; Галстян, Э .; Вс, ГГ; Господинов, М .; Чу, CW (2007). «Магнитные фазовые диаграммы мультиферроика гексагонального RMnO 3 (R = Er, Yb, Tm, Ho)». J. Mater. Res . 22 (8): 2163–2173. arXiv : 0705.3825 . Bibcode : 2007JMatR..22.2163Y . DOI : 10.1557 / JMR.2007.0271 . S2CID 119171858 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Yen, F .; Де ла Крус, Чехия; Lorenz, B .; Вс, ГГ; Ван, YQ; Господинов, ММ; Чу, CW (2005). «Низкотемпературные диэлектрические аномалии в HoMnO 3 : Сложная фазовая диаграмма» (PDF) . Phys. Rev. B . 71 (18): 180407 (R). arXiv : cond-mat / 0503115 . Bibcode : 2005PhRvB..71r0407Y . DOI : 10.1103 / PhysRevB.71.180407 . S2CID 119326354 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ а б Бринк, Йерун ван ден; Хомский, Даниил И. (2008). «Мультиферроичность за счет упорядоченности заряда». Журнал физики: конденсированное вещество . 20 (43): 434217. arXiv : 0803.2964 . Bibcode : 2008JPCM ... 20Q4217V . DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 20/43/434217 . ISSN 0953-8984 . S2CID 1037678 .
- ^ Ikeda, N .; и другие. (2005). «Сегнетоэлектричество от валентного упорядочения железа в системе с фрустрированным зарядом LuFe 2 O 4 ». Природа . 436 (7054): 1136–1138. Bibcode : 2005Natur.436.1136I . DOI : 10,1038 / природа04039 . PMID 16121175 . S2CID 4408131 .
- ^ de Groot, J .; Мюллер, Т .; Розенберг, РА; Кивни, диджей; Islam, Z .; Kim, J.-W .; Ангст, М. (2012). «Порядок начисления в $ {\ mathrm {LuFe}} _ {2} {\ mathbf {O}} _ {4} $: маловероятный путь к сегнетоэлектричеству». Письма с физическим обзором . 108 (18): 187601. arXiv : 1112.0978 . Bibcode : 2012PhRvL.108r7601D . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.108.187601 . PMID 22681119 . S2CID 2539286 .
- ^ Алексей, Марин; Зизе, Майкл; Гессен, Дитрих; Эскинази, Пабло; Ямаути, Кунихико; Фукусима, Тецуя; Пикоцци, Сильвия; Геселе, Ульрих (26 ноября 2009 г.). «Сегнетоэлектрическое переключение в тонких пленках мультиферроидного магнетита (Fe3O4)». Современные материалы . 21 (44): 4452–4455. DOI : 10.1002 / adma.200901381 . ISSN 1521-4095 .
- ^ Чеонг, Санг Ук; Мостовой, Максим (2007). «Мультиферроики: магнитный поворот для сегнетоэлектричества» (PDF) . Материалы природы . 6 (1): 13–20. Bibcode : 2007NatMa ... 6 ... 13C . DOI : 10.1038 / nmat1804 . ЛВП : 11370 / f0777dfc-d0d7-4358-8337-c63e7ad007e7 . PMID 17199121 .
- ^ Ямаути, Кунихико; Фреймут, Франк; Блюгель, Стефан; Пикоцци, Сильвия (2 июля 2008 г.). «Магнитно-индуцированное сегнетоэлектричество в ромбических манганитах: микроскопическое происхождение и химические тенденции». Physical Review B . 78 (1): 014403. arXiv : 0803.1166 . Bibcode : 2008PhRvB..78a4403Y . DOI : 10.1103 / PhysRevB.78.014403 . S2CID 53136200 .
- ^ Фенни, Крейг Дж. (2006). «Магнитное и электрическое управление фазой в эпитаксиальном». Письма с физическим обзором . 97 (26): 267602. arXiv : cond-mat / 0606664 . Bibcode : 2006PhRvL..97z7602F . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.97.267602 . PMID 17280465 . S2CID 31929709 .
- ^ Рущанский, KZ; Kamba, S .; Goian, V .; Ванек, П .; Савинов, М .; Prokleška, J .; Нужный, Д .; Книжек, К .; Лауфек, Ф. (2010). «Мультиферроидный материал для поиска постоянного электрического дипольного момента электрона». Материалы природы . 9 (8): 649–654. arXiv : 1002.0376 . Bibcode : 2010NatMa ... 9..649R . DOI : 10.1038 / nmat2799 . ISSN 1476-4660 . PMID 20639893 .
- ^ Мэй, Антонио Б .; Тан, Юнцзянь; Grab, Jennifer L .; Шуберт, Юрген; Ральф, Дэниел С.; Шлом, Даррелл Г. (20.08.2018). «Структурные, магнитные и транспортные свойства пленок Fe1 − xRhx / MgO (001), выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии» . Письма по прикладной физике . 113 (8): 082403. DOI : 10,1063 / 1,5048303 . ISSN 0003-6951 .
- ^ Ван, Яо; Ху, Цзямянь; Линь, Юаньхуа; Нан, Се-Вен (2010). «Мультиферроидные магнитоэлектрические композитные наноструктуры» . NPG Asia Materials . 2 (2): 61–68. DOI : 10.1038 / asiamat.2010.32 . ISSN 1884-4057 .
- ^ Манди, Джулия; Мюллер, Дэвид А .; Шиффер, Питер; Фенни, Крейг Дж .; Рамеш, Рамамурти; Рэтклифф, Уильям Д .; Borchers, Julie A .; Шолль, Андреас; Аренхольц, Эльке (2016). «Слои ферроиков с атомной инженерией дают магнитоэлектрический мультиферроик при комнатной температуре». Природа . 537 (7621): 523–527. Bibcode : 2016Natur.537..523M . DOI : 10,1038 / природа19343 . ISSN 1476-4687 . PMID 27652564 . S2CID 205250429 .
- ^ Кини, Линетт; Мэйти, Тухин; Шмидт, Майкл; Аманн, Андреас; Дипак, Нитин; Петков, Николай; Рой, Сайбал; Пембл, Мартин Э .; Более того, Роджер В. (2013-08-01). "Индуцированное магнитным полем сегнетоэлектрическое переключение в мультиферроидных тонких пленках фазы Ауривиллиуса при комнатной температуре" (PDF) . Журнал Американского керамического общества . 96 (8): 2339–2357. DOI : 10.1111 / jace.12467 . ЛВП : 10468/2928 . ISSN 1551-2916 .
- ^ Evans, DM; Шиллинг, А .; Кумар, Ашок; Sanchez, D .; Ортега, Н .; Arredondo, M .; Катияр, РС; Грегг, JM; Скотт, Дж. Ф. (26 февраля 2013 г.). «Магнитное переключение сегнетоэлектрических доменов при комнатной температуре в мультиферроике PZTFT» . Nature Communications . 4 : 1534. Bibcode : 2013NatCo ... 4.1534E . DOI : 10.1038 / ncomms2548 . PMC 3586726 . PMID 23443562 .
- ^ Хенрикс, Леонард Ф .; Сеспедес, Оскар; Беннетт, Джеймс; Ландерс, Иоахим; Саламон, Сома; Хойзер, Кристиан; Хансен, Томас; Хельбиг, Тим; Гутфляйш, Оливер (01.04.2016). «Мультиферроики: новая перспектива мультиферроиков релаксорного типа при комнатной температуре». Современные функциональные материалы . 26 (13): 2111–2121. arXiv : 1602.08348 . Bibcode : 2016arXiv160208348H . DOI : 10.1002 / adfm.201503335 . ISSN 1616-3028 . S2CID 59018293 .
- ^ Джайн, Прашант; Рамачандран, Васантх; Кларк, Рональд Дж .; Дун Чжоу, Хай; Тоби, Брайан Х .; Dalal, Naresh S .; Крото, Гарольд В .; Читам, Энтони К. (2009). «Мультиферроическое поведение, связанное с переходом водородной связи порядок-беспорядок в металлоорганических каркасах (MOF) с архитектурой перовскита ABX3». Варенье. Chem. Soc . 131 (38): 13625–13627. DOI : 10.1021 / ja904156s . PMID 19725496 .
- ^ Синь, Липенг (2018). " аннотация , Zhiying Zhang, Michael A. Carpenter, Ming Zhang, Feng Jin, Qingming Zhang, Xiaoming Wang, Weihua Tang и Xiaojie Lou (2018)." Деформационное взаимодействие и динамическая релаксация в молекулярной перовскитоподобной мультиферроидной металлорганической структуре " ". Современные функциональные материалы . 28 : 1806013. дои : 10.1002 / adfm.201806013 . Внешняя ссылка в
|title=
( помощь ) - ^ а б Хомский, Даниил (2009-03-09). «Направление: Классификация мультиферроиков: механизмы и эффекты» . Физика . 2 : 20. Bibcode : 2009PhyOJ ... 2 ... 20K . DOI : 10.1103 / Physика.2.20 .
- ^ Ван Акен, Бас Б .; Palstra, Thomas TM; Филиппетти, Алессио; Спалдин, Никола А. (2004). «Происхождение сегнетоэлектричества в магнитоэлектрике YMnO3» . Материалы природы . 3 (3): 164–170. Bibcode : 2004NatMa ... 3..164V . DOI : 10.1038 / nmat1080 . ISSN 1476-4660 . PMID 14991018 . S2CID 23513794 .
- ^ Kimura, T .; Гото, Т .; Shintani, H .; Ishizaka, K .; Арима, Т .; Токура, Ю. (2003). «Магнитный контроль поляризации сегнетоэлектрика». Природа . 426 (6962): 55–58. Bibcode : 2003Natur.426 ... 55K . DOI : 10.1038 / nature02018 . ISSN 1476-4687 . PMID 14603314 . S2CID 205209892 .
- ^ Lang, M .; Lunkenheimer, P .; Müller, J .; Loidl, A .; Hartmann, B .; Hoang, NH; Gati, E .; Schubert, H .; Шлютер, Дж. А. (июнь 2014 г.). «Мультиферроичность в изоляционной соли Мотта с переносом заряда $ \ kappa - (\ rm BEDT-TTF) _2 \ rm Cu [\ rm N (\ rm CN) _2] \ rm Cl $». IEEE Transactions on Magnetics . 50 (6): 2296333. arXiv : 1311.2715 . Bibcode : 2014ITM .... 5096333L . DOI : 10,1109 / TMAG.2013.2296333 . ISSN 0018-9464 . S2CID 32798760 .
- ^ Рамеш, Р .; Huey, BD; Ñiguez, J .; Schlom, DG; Ральф, округ Колумбия; Salahuddin, S .; Лю, Цзянь; Wang, C .; Кларксон, JD (декабрь 2014 г.). «Детерминированное переключение ферромагнетизма при комнатной температуре с помощью электрического поля». Природа . 516 (7531): 370–373. Bibcode : 2014Natur.516..370H . DOI : 10,1038 / природа14004 . ISSN 1476-4687 . PMID 25519134 . S2CID 4401477 .
- ^ Рамеш, Р .; Schlom, DG; Спалдин Н.А.; Bokor, JB; Salahuddin, S .; Кристен, HM; Wu, J .; Новаковски, Мэн; Сюй, SL (07.01.2015). «Большая модуляция сопротивления в смешанных металлических системах» . Nature Communications . 6 : 5959. Bibcode : 2015NatCo ... 6.5959L . DOI : 10.1038 / ncomms6959 . ISSN 2041-1723 . PMID 25564764 .
- ^ Gajek, M .; и другие. (2007). «Туннельные переходы с мультиферроидными барьерами». Материалы природы . 6 (4): 296–302. Bibcode : 2007NatMa ... 6..296G . DOI : 10.1038 / nmat1860 . PMID 17351615 .
- ^ Binek, C .; и другие. (2005). «Магнитоэлектроника с магнитоэлектрикой» . J. Phys. Конденс. Материя . 17 (2): L39 – L44. Bibcode : 2005JPCM ... 17L..39B . DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 17/2 / L06 .
- ^ Нан, CW; и другие. (2008). «Мультиферроидные магнитоэлектрические композиты: историческая перспектива, состояние и направления на будущее». J. Appl. Phys . 103 (3): 031101–031101–35. Bibcode : 2008JAP ... 103c1101N . DOI : 10.1063 / 1.2836410 .
- ^ Спалдин, Никола А. (11.04.2017). «Мультиферроики: от космически больших до субатомно малых». Материалы обзора природы . 2 (5): 17017. Bibcode : 2017NatRM ... 217017S . DOI : 10.1038 / natrevmats.2017.17 .
- ^ Спалдин Н.А.; Ležaić, M .; Сушков, АО; Ламоро, СК; Eckel, S .; Laufek, F .; Книжек, К .; Нужный, Д .; Проклешка, Ю. (2010). «Мультиферроидный материал для поиска постоянного электрического дипольного момента электрона». Материалы природы . 9 (8): 649–654. arXiv : 1002.0376 . Bibcode : 2010NatMa ... 9..649R . DOI : 10.1038 / nmat2799 . ISSN 1476-4660 . PMID 20639893 .
- ^ Мостовой, Максим; Spaldin, Nicola A .; Делани, Крис Т .; Артюхин, Сергей (2014). «Теория Ландау топологических дефектов в мультиферроидных гексагональных манганитах». Материалы природы . 13 (1): 42–49. arXiv : 1204.4126 . Bibcode : 2014NatMa..13 ... 42А . DOI : 10.1038 / nmat3786 . ISSN 1476-4660 . PMID 24162883 . S2CID 20571608 .
- ^ а б Гриффин, С.М. Lilienblum, M .; Delaney, KT; Kumagai, Y .; Fiebig, M .; Спалдин, Н.А. (27.12.2012). «Масштабирование поведения и за пределами равновесия в гексагональных манганитах». Physical Review X . 2 (4): 041022. arXiv : 1204.3785 . Bibcode : 2012PhRvX ... 2d1022G . DOI : 10.1103 / PhysRevX.2.041022 .
- ^ Cheong, S.-W .; Кирюхин, В .; Choi, YJ; Lee, S .; Цой, Т. (2009-04-03). «Переключаемый сегнетоэлектрический диод и фотоэлектрический эффект в BiFeO3». Наука . 324 (5923): 63–66. Bibcode : 2009Sci ... 324 ... 63C . DOI : 10.1126 / science.1168636 . ISSN 1095-9203 . PMID 19228998 . S2CID 2292754 .
- ^ Гао, Тонг (2015). "ОБЗОР: ПРИГОТОВЛЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ ВИСМУТА ФЕРРИТА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ФОТОКАТАЛИЗАХ ВИДИМОГО СВЕТА" (PDF) . Rev. Adv. Матер. Sci . 40 : 97.
- ^ Waghmare, Shivaji D .; Jadhav, Vijaykumar V .; Гор, Шайм К .; Юн, Сог-Джун; Ambade, Swapnil B .; Lokhande, BJ; Mane, Rajaram S .; Хан, Сон-Хван (2012-12-01). «Эффективная газовая чувствительность в смешанных микро (кубиках) и наноструктурах (пластинки) феррита висмута». Бюллетень материаловедения . 47 (12): 4169–4173. DOI : 10.1016 / j.materresbull.2012.08.078 . ISSN 0025-5408 .
- ^ а б Джурашек, Доминик М .; Фехнер, Майкл; Балацкий, Александр В .; Спалдин, Никола А. (19.06.2017). «Динамическая мультиферроичность». Материалы физического обзора . 1 (1): 014401. arXiv : 1612.06331 . Bibcode : 2017PhRvM ... 1a4401J . DOI : 10.1103 / PhysRevMaterials.1.014401 . S2CID 22853846 .
- ^ Cavalleri, A .; Merlin, R .; Кимел, А.В.; Михайловский Р.В. Bossini, D .; Först, M .; Cantaluppi, A .; Cartella, A .; Нова, Т.Ф. (февраль 2017 г.). «Эффективное магнитное поле от оптических фононов». Физика природы . 13 (2): 132–136. arXiv : 1512.06351 . Bibcode : 2017NatPh..13..132N . DOI : 10.1038 / nphys3925 . ISSN 1745-2481 . S2CID 43942062 .
- ^ Кацура, Хошо; Балацкий, Александр В .; Нагаоса, Наото (11 января 2007 г.). «Динамическая магнитоэлектрическая связь в винтовых магнитах». Письма с физическим обзором . 98 (2): 027203. arXiv : cond-mat / 0602547 . Bibcode : 2007PhRvL..98b7203K . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.98.027203 . PMID 17358643 . S2CID 15684858 .
- ^ van der Ziel, JP; Першан П.С.; Мальмстрем, LD (1965-08-02). «Оптически индуцированное намагничивание в результате обратного эффекта Фарадея». Письма с физическим обзором . 15 (5): 190–193. Bibcode : 1965PhRvL..15..190V . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.15.190 .
- ^ Dunnett, K .; Zhu, J.-X .; Спалдин Н.А.; Юричич, В .; Балацкий А.В. (2019). «Динамическая мультиферроичность сегнетоэлектрической квантовой критической точки». Письма с физическим обзором . 122 (5): 057208. arXiv : 1808.05509 . Bibcode : 2019PhRvL.122e7208D . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.122.057208 . PMID 30822032 . S2CID 73490385 .
- ^ Джонсон, SL; и другие. (2012). «Фемтосекундная динамика коллинеарного антиферромагнитного фазового перехода в спираль в CuO». Phys. Rev. Lett . 108 (3): 037203. arXiv : 1106.6128 . Bibcode : 2012PhRvL.108c7203J . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.108.037203 . PMID 22400779 . S2CID 2668145 .
- ^ Kampfrath, T .; и другие. (2011). «Когерентное терагерцовое управление антиферромагнитными спиновыми волнами» . Nat. Фотоника . 5 (1): 31–34. Bibcode : 2011NaPho ... 5 ... 31K . DOI : 10.1038 / nphoton.2010.259 .
- ↑ DB Litvin, Acta Crystallogr., A64, 316 (2008).
- ^ Heron, JT; и другие. (2011). «Индуцированное электрическим полем перемагничивание в гетероструктуре ферромагнетик-мультиферроик» . Phys. Rev. Lett . 107 (21): 217202. Bibcode : 2011PhRvL.107u7202H . DOI : 10.1103 / physrevlett.107.217202 . PMID 22181917 .
- ^ Seidel, J .; и другие. (2009). «Проводимость на доменных стенках в оксидных мультиферроиках». Материалы природы . 8 (3): 229–234. Bibcode : 2009NatMa ... 8..229S . DOI : 10.1038 / nmat2373 . PMID 19169247 .
- ^ Hoffmann, T .; и другие. (2011). «Визуализация с временным разрешением магнитоэлектрического переключения в мультиферроике MnWO 4». Phys. Rev. B . 84 (18): 184404. arXiv : 1103.2066 . Bibcode : 2011PhRvB..84r4404H . DOI : 10.1103 / Physrevb.84.184404 . S2CID 119206332 .
- ^ Салье, EKH (2010). «Мультиферроидные границы доменов как устройства активной памяти: траектории на пути к проектированию границ доменов». ХимФисХим . 11 (5): 940–950. DOI : 10.1002 / cphc.200900943 . PMID 20217888 .
- ^ Варшней, Д .; и другие. (2011). «Влияние легирования центров A и B на структурные, термические и диэлектрические свойства керамики BiFeO3». J. Alloys Compd . 509 (33): 8421–8426. DOI : 10.1016 / j.jallcom.2011.05.106 .
- ^ Ван М. и др. (Май 2017 г.). «Повышенные мультиферроидные свойства керамики YMnO3, изготовленной методом искрового плазменного спекания наряду с низкотемпературной твердотельной реакцией» . Материалы . 10 (5): 474. Bibcode : 2017Mate ... 10..474W . DOI : 10,3390 / ma10050474 . PMC 5459049 . PMID 28772832 .
- ^ Б с д е е г «Модуль 8: Мультиферроидная и магнитоэлектрическая керамика» (PDF) .
- ^ Михайлова, Б .; Господинов, ММ; Guttler, G .; Yen, F .; Литвинчук А.П .; Илиев, М.Н. (2005). «Температурно-зависимые спектры комбинационного рассеяния HoMn 2 O 5 и TbMn 2 O 5 ». Phys. Rev. B . 71 (17): 172301. Bibcode : 2005PhRvB..71q2301M . DOI : 10.1103 / PhysRevB.71.172301 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Rovillain P, et al. (2010). «Магнитоэлектрические возбуждения в мультиферроике TbMnO3 за счет комбинационного рассеяния света». Phys. Rev. B . 81 (5): 054428. arXiv : 0908.0061 . Bibcode : 2010PhRvB..81e4428R . DOI : 10.1103 / PhysRevB.81.054428 . S2CID 118430304 .
- ^ Чаудхури, РП; Yen, F .; Дела Круз, CR; Lorenz, B .; Ван, YQ; Вс, ГГ; Чу, CW (2007). «Фазовая диаграмма давление-температура мультиферроика Ni 3 V 2 O 8 » (PDF) . Phys. Rev. B . 75 (1): 012407. arXiv : cond-mat / 0701576 . Bibcode : 2007PhRvB..75a2407C . DOI : 10.1103 / PhysRevB.75.012407 . S2CID 117752707 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Кундыс, Богдан; Саймон, Чарльз; Мартин, Кристина (2008). «Влияние магнитного поля и температуры на сегнетоэлектрическую петлю в MnWO4». Physical Review B . 77 (17): 172402. arXiv : 0806.0117 . Bibcode : 2008PhRvB..77q2402K . DOI : 10.1103 / PhysRevB.77.172402 . S2CID 119271548 .
- ^ Яна Р. и др. (2015). «Прямое наблюдение возвращающегося мультиферроика CuO при высоких давлениях». arXiv : 1508.02874 . Bibcode : 2015arXiv150802874J . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ Zajdel P, et al. (2017). "Структура и магнетизм в связующей фрустрированной шпинели, ZnCr2Se4". Phys. Rev. B . 95 (13): 134401. arXiv : 1701.08227 . Bibcode : 2017PhRvB..95m4401Z . DOI : 10.1103 / PhysRevB.95.134401 . S2CID 119502126 .
- ^ Ясуи, Юкио; и другие. (2009). «Исследования мультиферроидной системы LiCu2O2: I. Характеристика образцов и связь между магнитными свойствами и природой мультиферроика». J. Phys. Soc. Jpn . 78 (8): 084720. arXiv : 0904.4014 . Bibcode : 2009JPSJ ... 78h4720Y . DOI : 10,1143 / JPSJ.78.084720 . S2CID 118469216 .
- ^ Ascher, E .; и другие. (1966). «Некоторые свойства ферромагнитоэлектрического никель-йодоборацита Ni3B7O13I» . Журнал прикладной физики . 37 (3): 1404–1405. Bibcode : 1966JAP .... 37.1404A . DOI : 10.1063 / 1.1708493 .