Мультиферроики - Multiferroics

Мультиферроики определяются как материалы, которые обладают более чем одним из основных ферроик свойства в той же фазе:[1]

Хотя сегнетоэлектрические сегнетоэластики и ферромагнитные сегнетоэластики формально являются мультиферроиками, в наши дни этот термин обычно используется для описания магнитоэлектрический мультиферроики которые одновременно являются ферромагнитными и сегнетоэлектрическими.[1] Иногда определение расширяется за счет включения непервичных параметров заказа, таких как антиферромагнетизм или же ферримагнетизм. Кроме того, другие типы первичного порядка, такие как ферроики из магнитоэлектрических мультиполей[2] из которых ферротороидность[3] является примером, также недавно были предложены.

Помимо научного интереса к своим физическим свойствам, мультиферроики имеют потенциал для применения в качестве исполнительных механизмов, переключателей, датчиков магнитного поля и новых типов электронных запоминающих устройств.[4]

История

История мультиферроиков: количество статей в год по магнитоэлектрикам или магнитоэлектрическому эффекту (синим цветом) и по мультиферроикам (красным)

А Web of Science искать термин мультиферроик приводит к статье 2000 года "Почему так мало магнитных сегнетоэлектриков?"[5] от Н.А. Спалдин (затем 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 мультиферроиков с 2000 г.[5] стимулировал интенсивную деятельность. В частности, ключевыми ранними работами было открытие большой сегнетоэлектрической поляризации в эпитаксиально выращенных тонких пленках магнитного BiFeO.3,[7] наблюдение, что неколлинеарное магнитное упорядочение в орторомбическом TbMnO3[8] и TbMn2О5[9] вызывает сегнетоэлектричество и идентификацию необычного несобственного сегнетоэлектричества, которое совместимо с сосуществованием магнетизма в гексагональном манганите YMnO3.[10] График справа показывает красным цветом 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 учитывать магнитоэлектрические материалы, в котором электрическое поле изменяет магнитные свойства и наоборот. Хотя 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 издании Ландау и Лифшица 1959 года. Электродинамика сплошных сред. который имеет следующий комментарий в конце раздела о пьезоэлектричество: «Выделим 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 - это 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, потому что кажется, что до настоящего времени, по-видимому, они не наблюдались ни в каком веществе ». Год спустя, И. Э. Дзялошинский Используя аргументы симметрии, показали, что материал Cr2О3 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. Шмид в университете Женевы. Серия конференций Восток-Запад под названием «Явления магнитоэлектрического взаимодействия в кристаллах» (MEIPIC) проводилась между 1973 г. (в Сиэтле) и 2009 (в Санта-Барбаре), и действительно, термин «мультиферроидный магнитоэлектрик» был впервые использован Х. Шмидом в трудах конференции MEIPIC 1993 года (в Асконе).[13]

Механизмы сочетания сегнетоэлектричества и магнетизма

Чтобы называться сегнетоэлектриком, 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 сегнетоэлектрика титанат бария, BaTiO3, родительская фаза - идеальная кубическая ABO3 структура перовскита, с узлом B Ti4+ ион в центре кислородного координационного октаэдра и без электрической поляризации. В сегнетоэлектрической фазе Ti4+ ион смещается от центра октаэдра, вызывая поляризацию. Такое смещение имеет тенденцию быть благоприятным только в том случае, если катион B-позиции имеет электронную конфигурацию с пустой d оболочка (так называемая d0 конфигурация), что способствует образованию ковалентной связи с понижением энергии между катионом B-позиции и соседними анионами кислорода.[5]

Это требование "d0-ness"[5] является явным препятствием для образования мультиферроиков, поскольку магнетизм в большинстве оксидов переходных металлов возникает из-за присутствия частично заполненного переходного металла d снаряды. 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-позиции, а магнетизм возникает из частично заполненного d оболочка на сайте B. Примеры включают феррит висмута, BiFeO3,[15] BiMnO3 (хотя это считается антиполярным),[16] и ПбВО3.[17] В этих материалах катион A-позиции (Bi3+, Pb2+) имеет так называемую стереохимически активную 6 с2 неподеленная пара электронов, и смещение катиона A-узла благоприятствует понижающему энергию обмену электронов между формально пустым A-узлом 6p орбитали и заполненные O 2p орбитали.[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 схлопываются 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 - семейство гексагональных редкоземельных манганитов (h-рMnO3 с р= Ho-Lu, Y), которые имеют структурный фазовый переход около 1300 К, состоящий в основном из наклона MnO5 бипирамиды.[10] Хотя сам наклон имеет нулевую поляризацию, он связан с полярным гофром р-ионный слой, обеспечивающий поляризацию ~ 6 мкКл / см². Поскольку сегнетоэлектричество не является основным параметром порядка, его описывают как неподходящий. Мультиферроидная фаза достигается при ~ 100 К, когда возникает треугольный антиферромагнитный порядок из-за фрустрации спина.[21][22]

Заказ начисления

Заказ начисления может возникать в соединениях, содержащих ионы смешанной валентности, когда электроны, которые делокализованы при высокой температуре, локализуются в упорядоченном виде на разных катионных участках, 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 LuFe2О4, которые заряжают заказы при 330 К с расположением Fe2+ и Fe3+ ионы.[24] Ферримагнитное упорядочение происходит ниже 240 К. Однако в последнее время возник вопрос о том, является ли зарядовое упорядочение полярным.[25] Кроме того, в магнетите Fe3О4, ниже его перехода Вервея,[26] и (Pr, Ca) MnO3.[23]

Магнитное сегнетоэлектричество

В мультиферроиках с магнитным приводом[27] макроскопическая электрическая поляризация вызвана дальним магнитным порядком, который нецентросимметричен. Формально электрическая поляризация, , дается через намагниченность, , к

.

Подобно рассмотренным выше геометрическим сегнетоэлектрикам, сегнетоэлектричество несобственно, поскольку поляризация не является первичным параметром порядка (в данном случае первичным порядком является намагниченность) для ферроидного фазового перехода.

Прототипным примером является образование нецентросимметричного магнитного спирального состояния, сопровождающееся небольшой сегнетоэлектрической поляризацией, ниже 28K в TbMnO.3.[8] В этом случае поляризация мала, 10−2 мкКл / см2, поскольку механизм, связывающий нецентросимметричную спиновую структуру с кристаллической решеткой, является слабым спин-орбитальным взаимодействием. Большие поляризации возникают, когда нецентросимметричное магнитное упорядочение вызвано более сильным сверхобменным взаимодействием, например, в орторомбическом HoMnO3 и сопутствующие материалы.[28] В обоих случаях магнитоэлектрическая связь является сильной, поскольку сегнетоэлектричество непосредственно 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 ж электроны на узле A. Примером является EuTiO3 который, хотя и не является сегнетоэлектрическим в условиях окружающей среды, становится таким при небольшом напряжении,[29] или когда его постоянная решетки расширяется, 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. Следовательно, композиты, сочетающие магнитные и сегнетоэлектрические материалы в слоях или смесях, со связью, обеспечиваемой границами раздела между ними, являются привлекательным и устоявшимся путем для достижения мультиферроичности. Некоторые примеры включают магнитные тонкие пленки на пьезоэлектрических подложках PMN-PT и трехслойные структуры Metglass / PVDF / Metglass.[31] Недавно был продемонстрирован интересный послойный рост мультиферроидного композита атомного масштаба, состоящего из отдельных слоев сегнетоэлектрика и антиферромагнетика LuFeO2.3 чередующийся с ферримагнитным, но неполярным LuFe2О4 в сверхрешетке.[32]

Другой

Сообщалось о сильной магнитоэлектрической связи при комнатной температуре в мультиферроиках типа I, таких как «разбавленный» магнитный перовскит (PbZr0.53Ti0.47О3)0.6- (PbFe1/2Та1/2О3)0.4 (PZTFT) в определенных фазах Ауривиллиуса, а в системе (BiFe0.9Co0.1О3)0.4- (Би1/2K1/2TiO3)0.6 (БФК-БКТ). Здесь сильная МЭ связь наблюдалась в микроскопическом масштабе с использованием PFM под магнитным полем среди других методов.[33][34][35] Последняя система, по-видимому, является первым зарегистрированным типом ядро-оболочка. релаксорный сегнетоэлектрик мультиферроик, где предполагается, что магнитная структура в так называемых «мультиферроичных кластерах» обусловлена ​​ферримагнетизмом Fe-Co, который может переключаться электрическим полем. Органические-неорганические гибридные мультиферроики описаны в семействе металлоформиатных перовскитов.[36], а также молекулярные мультиферроики, такие как [(CH3)2NH2] [Ni (HCOO)3], с упругой деформационной связью между параметрами порядка.[37]

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.[38]

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. Типичный пример: BiFeO3 (ТC= 1100 К, ТN= 643 K), при этом сегнетоэлектричество возбуждается стереохимически активной неподеленной парой Bi3+ ион и магнитное упорядочение, вызванное обычным сверхобменным механизмом. YMnO3[39] (ТC= 914 К, ТN= 76 K) также относится к типу I, хотя его сегнетоэлектричество так называемое «несобственное», что означает, что это вторичный эффект, возникающий в результате 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.

Период, термин мультиферроик II типа используется для материалов, в которых магнитное упорядочение нарушает симметрию инверсии и напрямую "вызывает" сегнетоэлектричество. В этом случае температуры упорядочения для двух явлений идентичны. Прототипный пример - TbMnO3,[40] в котором нецентросимметричная магнитная спираль, сопровождаемая сегнетоэлектрической поляризацией, устанавливается при 28 К. Поскольку один и тот же переход вызывает оба эффекта, они по своей конструкции сильно связаны. Сегнетоэлектрические поляризации имеют тенденцию быть на несколько порядков меньше, чем поляризация мультиферроиков I типа, однако обычно порядка 10−2 мкКл / см2.[38] Сообщалось также об обратном эффекте в изолирующей соли Мотта с переносом заряда κ- (BEDT-TTF) 2Cu [N (CN) 2] Cl.[41] Здесь переход с зарядовым упорядочением в полярный сегнетоэлектрический корпус приводит в движение магнитное упорядочение, снова создавая тесную связь между сегнетоэлектрическим и, в данном случае антиферромагнитным, порядками.

Симметрия и сцепление

Смотрите также: Магнитная космическая группа

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 можно описать параметром порядка поляризацией п и намагничивание 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 параметров порядка при космическая инверсия и разворот 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 знакM (что, следовательно, антисимметрично относительно обращения времени), а знак п остается инвариантным. Следовательно, немагнитные сегнетоэластики и сегнетоэлектрики инвариантны относительно обращения времени, а ферромагнетики - нет.

Симметричная пространственная инверсияАнтисимметричный
Симметричный с обращением времениФерроэластикСегнетоэлектрик
Антисимметричный с обращением времениФерромагнетикМагнитоэлектрический мультиферроик

Магнитоэлектрические мультиферроики являются антисимметричными как с обращением пространства, так и с обращением времени, поскольку они являются одновременно ферромагнитными и сегнетоэлектрическими.

Комбинация нарушений симметрии в мультиферроиках может привести к связи между параметрами порядка, так что одним свойством ферроика можно управлять с помощью сопряженного поля другого. Сегнетоэластичные сегнетоэлектрики, например, пьезоэлектрический, что означает, что электрическое поле может вызвать изменение формы или давление может вызвать напряжение, а ферроэластичные ферромагнетики демонстрируют аналогичные пьезомагнитный поведение. Особенно привлекательным для потенциальных технологий является управление магнетизмом с помощью электрического поля в магнитоэлектрических мультиферроиках, поскольку электрические поля требуют меньших затрат энергии, чем их магнитные аналоги.

Приложения

Электрическое поле управления магнетизмом

Основным технологическим драйвером 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 успехи в управлении ориентация магнетизма с помощью электрического поля, например, в гетероструктурах из обычных ферромагнитных металлов и мультиферроика BiFeO3,[42] а также в управлении магнитным государственный, например от антиферромагнетика до ферромагнетика в FeRh.[43]

В тонких пленках мультиферроиков связанные параметры магнитного и сегнетоэлектрического порядка могут быть использованы для разработки устройств магнитоэлектроники. К ним относятся роман спинтроник такие устройства, как туннельное магнитосопротивление (TMR) датчики и спиновые клапаны с функциями настройки электрического поля. Типичное устройство TMR состоит из двух слоев ферромагнитных материалов, разделенных тонким туннельным барьером (~ 2 нм), выполненным из тонкой пленки мультиферроика.[44] В таком устройстве перенос спина через барьер можно регулировать электрически. В другой конфигурации в качестве слоя фиксации 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.[45] Можно также изучить 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). .[46]

Перекрестные приложения в других областях физики

Мультиферроики используются для решения фундаментальных вопросов космологии и физики элементарных частиц.[47] 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) TiO3изменение чистого магнитного момента при переключении сегнетоэлектрической поляризации в приложенном электрическом поле отслеживалось, что позволяло определить верхнюю границу возможного значения электрического дипольного момента электрона.[48] Эта величина важна, потому что она отражает степень нарушения симметрии во Вселенной, связанной с обращением времени (и, следовательно, CP), что накладывает 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.[49] В результате гексагональные манганиты можно использовать для проведения экспериментов в лаборатории для проверки различных аспектов физики ранней Вселенной.[50] В частности, был подтвержден предложенный механизм образования космической струны.[50] и аспекты эволюции космических струн исследуются 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, кажется, не имеют прямого отношения к связанному магнетизму и сегнетоэлектричеству. К ним относятся фотоэлектрический эффект,[51] фотокатализ,[52] и поведение при обнаружении газа.[53] Вполне вероятно, что сочетание сегнетоэлектрической поляризации с небольшой шириной запрещенной зоны, частично состоящей из d-состояний переходных металлов, является причиной этих благоприятных свойств.

Динамика

Динамическая мультиферроичность

Недавно было отмечено, что точно так же, как электрическая поляризация может быть вызвана пространственно изменяющимся магнитным порядком, магнетизм может создаваться изменяющейся во времени поляризацией. Получившееся явление было названо Динамическая мультиферроичность.[54] Намагничивание, дан кем-то

куда поляризация и обозначает векторное произведение. Формализм динамической мультиферроичности лежит в основе следующего разнообразного круга явлений:[54]

  • Фононный эффект Зеемана, в котором фононы противоположной круговой поляризации имеют разные энергии в магнитном поле. Это явление требует экспериментальной проверки.
  • Резонансное возбуждение магнонов оптическими фононами.[55]
  • Электромагноны Дзылаошинского-Мория.[56]
  • Обратный эффект Фарадея.[57]
  • Экзотические ароматы квантовой важности.[58]

Динамические процессы

Изучение динамики мультиферроидных систем связано с пониманием временной эволюции связи между различными ферроик заказы, в частности по внешним прикладным областям. Текущие исследования в этой области мотивированы как обещанием новых типов приложений, зависящих от связанной природы динамики, так и поиском новой физики, лежащей в основе фундаментального понимания элементарных возбуждений МП. Все большее число 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 то, как они могут быть достигнуты и использованы 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 домены и доменные стены. 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 помощью 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.[59] Второй пример показывает возможность прямого управления спиновыми волнами с помощью ТГц излучения на антиферромагнитном NiO.[60] Это многообещающие демонстрации того, как переключение электрических и магнитных свойств в мультиферроиках, опосредованное смешанным характером магнитоэлектрической динамики, может привести к сверхбыстрой обработке данных, устройствам связи и квантовым вычислениям.

Текущее исследование динамики МП направлено на решение различных открытых вопросов; практическая реализация и демонстрация сверхвысокой скорости переключения областей, разработка новых приложений на основе настраиваемой динамики, например частотная зависимость диэлектрических свойств, фундаментальное понимание смешанного характера возбуждений (например, в случае МЭ смешанные фонон-магнонные моды - «электромагноны») и потенциальное открытие новой физики, связанной с взаимодействием МП.

Домены и доменные стены

Схематическое изображение четырех возможных доменных состояний сегнетоэлектрического ферромагнетика, в которых поляризация (электрический диполь, обозначенный зарядами) и намагниченность (красная стрелка) имеют две противоположные ориентации. Домены разделены разными типами доменных стенок, которые классифицируются по параметрам порядка, которые меняются поперек стенки.

Как и любой ферроидный материал, мультиферроидная система фрагментирована на домены. А домен представляет собой пространственно протяженную область с постоянным направлением и фазой параметров порядка. Соседние домены разделены переходными областями, называемыми доменными стенками.

Свойства мультиферроидных доменов

В отличие от материалов с одним порядком ферроиков, домены в мультиферроиках обладают дополнительными свойствами и функциями. Например, они характеризуются совокупностью как минимум двух параметров порядка.[61] 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 образца домена более важно для связи, чем значение параметра порядка отдельной области.[62]

Эти проблемы приводят к появлению новых функций, которые объясняют текущий 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 стены могут отображать определенные статические[63] и динамичный[64] характеристики.

Статические свойства относятся к неподвижным стенам. Они могут возникнуть в результате

  • Приведенная размерность
  • Конечная ширина стены
  • Различная симметрия стены
  • Внутренняя химическая, электронная неоднородность или неоднородность параметра порядка внутри стенок и возникающие в результате градиентные эффекты.[65]


Синтез

Мультиферроидные свойства могут проявляться в большом количестве материалов. Поэтому используются несколько традиционных способов изготовления материалов, в том числе твердотельный синтез,[66] гидротермальный синтез, золь-гель обработка, вакуумное осаждение, и плавающая зона.

Некоторые типы мультиферроиков требуют более специализированных методов обработки, таких как

  • Осаждение в вакууме (например: MBE, PLD ) для осаждения тонких пленок, чтобы использовать определенные преимущества, которые могут иметь двумерные 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, состоящие из (обычно 3D) переходные металлы с кислородом и часто с 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 в том смысле, что связи, которые он создает с переходными металлами, не являются ни слишком ионными (как его соседний фтор, F), ни слишком ковалентными (как его 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 перовскит структура. 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.

критическая температура
МатериалСегнетоэлектрик TC [K]магнитный TN или TC [K]Тип сегнетоэлектричества
BiFeO31100653одинокая пара
h-YMnO3920[67][68]80геометрический (неправильный)
БаНиФ4геометрический (собственно)
ПбВО3одинокая пара
BiMnO3одинокая пара
LuFe2О4заказанный заряд
HoMn2О539[69]с магнитным приводом
h-HoMnO3873[68]76геометрический (неправильный)
h-ScMnO3129[68]геометрический (неправильный)
ч-ErMnO3833[68]80геометрический (неправильный)
h-TmMnO3>573[68]86геометрический (неправильный)
h-YbMnO3993[68]87геометрический (неправильный)
h-LuMnO3>750[68]96геометрический (неправильный)
K2SeO4геометрический
CS2CdI4геометрический
TbMnO32742[70]с магнитным приводом
Ni3V2О86.5[71]
MnWO413.5[72]с магнитным приводом
CuO230[73]230с магнитным приводом
ZnCr2Se4110[74]20
LiCu2О2[75]
Ni3B7О13я[76]

Смотрите также


Обзоры на Мультиферроики

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 Мичигане (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 Цуёси Кимуры «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

  1. ^ а б Spaldin, Nicola A .; Фибиг, Манфред (2005). «Возрождение магнитоэлектрических мультиферроиков». Наука. 309 (5733): 391–2. Дои:10.1126 / science.1113357. PMID  16020720. S2CID  118513837.
  2. ^ 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. Дои:10.1088/0953-8984/20/43/434203.
  3. ^ Эдерер, Клод; Спалдин, Никола А. (2007). «К микроскопической теории тороидальных моментов в объемных периодических кристаллах» (PDF). Физический обзор B. 76 (21): 214404. arXiv:0706.1974. Bibcode:2007PhRvB..76u4404E. Дои:10.1103 / PhysRevB.76.214404. HDL:2262/31370. S2CID  55003368.
  4. ^ Ramesh, R .; Спалдин, Никола А. (2007). «Мультиферроики: прогресс и перспективы в тонких пленках». Материалы Природы. 6 (1): 21–29. Bibcode:2007 НатМа ... 6 ... 21R. Дои:10.1038 / nmat1805. ISSN  1476-4660. PMID  17199122.
  5. ^ а б c d е Хилл, Никола А. (2000). «Почему так мало магнитных сегнетоэлектриков?». J. Phys. Chem. B. 104 (29): 6694–6709. Дои:10.1021 / jp000114x.
  6. ^ Спалдин, Никола (03.07.2015). «Найди свой самый интересный вопрос». Наука. 349 (6243): 110. Bibcode:2015Научный ... 349..110S. Дои:10.1126 / science.349.6243.110. ISSN  0036-8075. PMID  26138981.
  7. ^ Wang, J .; и другие. (Март 2003 г.). «Эпитаксиальные мультиферроидные тонкопленочные гетероструктуры BiFeO3» (PDF). Наука. 299 (5613): 1719–1722. Bibcode:2003Наука ... 299.1719W. Дои:10.1126 / science.1080615. PMID  12637741. S2CID  4789558.
  8. ^ а б Kimura, T .; и другие. (2003). «Магнитный контроль поляризации сегнетоэлектрика». Природа. 426 (6962): 55–58. Bibcode:2003Натура 426 ... 55K. Дои:10.1038 / природа02018. PMID  14603314. S2CID  205209892.
  9. ^ Hur, N .; и другие. (2004). «Инверсия электрической поляризации и память в мультиферроидном материале, индуцированные магнитными полями». Природа. 429 (6990): 392–395. Bibcode:2004Натура.429..392H. Дои:10.1038 / природа02572. PMID  15164057. S2CID  4424028.
  10. ^ а б Ван Акен, Бас Б .; Palstra, Thomas T. M .; Филиппетти, Алессио; Спалдин, Никола А. (2004-03-01). «Происхождение сегнетоэлектричества в магнитоэлектрике YMnO3». Материалы Природы. 3 (3): 164–170. Bibcode:2004 НатМа ... 3..164В. Дои:10.1038 / nmat1080. ISSN  1476-1122. PMID  14991018. S2CID  23513794.
  11. ^ Дзялошинский И. Э. (1960). «О магнитоэлектрическом эффекте в антиферромагнетиках» (PDF). Сов. Phys. ЖЭТФ. 10: 628.
  12. ^ Астров Д. Н. (1960). «Магнитоэлектрический эффект в антиферромагнетиках».. Сов. Phys. ЖЭТФ. 11: 708.
  13. ^ Шмид, Ганс (1994). «Мультиферроидные магнитоэлектрики». Сегнетоэлектрики. 162: 317–338. Дои:10.1080/00150199408245120.
  14. ^ Spaldin, Nicola A .; Чеонг, Санг Ук; Рамеш, Рамамурти (2010). «Мультиферроики: прошлое, настоящее и будущее». Физика сегодня. 63 (10): 38–43. Bibcode:2010ФТ .... 63дж..38С. Дои:10.1063/1.3502547.
  15. ^ Neaton, J. B .; Ederer, C .; Waghmare, U.V .; Спалдин, Н.А.; Рабе, К. М. (2005). «Первопринципное исследование спонтанной поляризации в мультиферроике Bi Fe O 3» (PDF). Phys. Ред. B. 71 (1): 014113. arXiv:cond-mat / 0407679. Bibcode:2005PhRvB..71a4113N. Дои:10.1103 / Physrevb.71.014113. HDL:2262/31411. S2CID  119006872.
  16. ^ Seshadri, R .; Хилл, Н. А. (2001). «Визуализация роли« одиноких пар »Bi 6s в нецентральном искажении в ферромагнитном BiMnO 3». Chem. Матер. 13 (9): 2892–2899. Дои:10,1021 / см010090м.
  17. ^ 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. Дои:10,1021 / см 049310x. ISSN  0897-4756.
  18. ^ Waghmare, U.V .; Спалдин, Н. А .; Kandpal, H.C .; Сешадри, Рам (17 марта 2003 г.). «Первопринципные индикаторы металличности и нецентричности катионов в халькогенидах каменных солей IV-VI двухвалентных Ge, Sn и Pb» (PDF). Физический обзор B. 67 (12): 125111. Bibcode:2003PhRvB..67l5111W. Дои:10.1103 / PhysRevB.67.125111.
  19. ^ Скотт, Дж. Ф. (1979). «Фазовые переходы в BaMnF 4». Отчеты о достижениях физики. 42 (6): 1055–1084. Bibcode:1979RPPh ... 42.1055S. Дои:10.1088/0034-4885/42/6/003. ISSN  0034-4885.
  20. ^ Эдерер, Клод; Спалдин, Никола А. (10 июля 2006 г.). "Происхождение сегнетоэлектричества в мультиферроидных фторидах бария $ mathrm {Ba} M { mathrm {F}} _ {4} $: исследование из первых принципов". Физический обзор B. 74 (2): 024102. arXiv:cond-mat / 0605042. Bibcode:2006PhRvB..74b4102E. Дои:10.1103 / PhysRevB.74.024102. HDL:2262/31406. S2CID  16780156.
  21. ^ Yen, F .; De la Cruz, C .; Lorenz, B .; Галстян, Э .; Sun, Y. Y .; Господинов, М .; Чу, К. В. (2007). «Магнитные фазовые диаграммы мультиферроика гексагонального RMnO.3 (R = Er, Yb, Tm и Ho) ". J. Mater. Res. 22 (8): 2163–2173. arXiv:0705.3825. Bibcode:2007JMatR..22.2163Y. Дои:10.1557 / JMR.2007.0271. S2CID  119171858.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)
  22. ^ Yen, F .; De la Cruz, C.R .; Lorenz, B .; Sun, Y. Y .; Wang, Y. Q .; Господинов, М. М .; Чу, К. В. (2005). «Низкотемпературные диэлектрические аномалии в HoMnO.3: Комплексная фазовая диаграмма » (PDF). Phys. Ред. B. 71 (18): 180407 (R). arXiv:cond-mat / 0503115. Bibcode:2005PhRvB..71r0407Y. Дои:10.1103 / PhysRevB.71.180407. S2CID  119326354.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)
  23. ^ 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. Дои:10.1088/0953-8984/20/43/434217. ISSN  0953-8984. S2CID  1037678.
  24. ^ Ikeda, N .; и другие. (2005). "Сегнетоэлектричество от валентного упорядочения железа в системе с фрустрированным зарядом LuFe.2О4". Природа. 436 (7054): 1136–1138. Bibcode:2005 Натур.436.1136I. Дои:10.1038 / природа04039. PMID  16121175. S2CID  4408131.
  25. ^ de Groot, J .; Мюллер, Т .; Розенберг, Р. А .; Кивни, Д. Дж .; Islam, Z .; Kim, J.-W .; Ангст, М. (2012). «Порядок оплаты в $ { mathrm {LuFe}} _ {2} { mathbf {O}} _ {4} $: маловероятный путь к сегнетоэлектричеству». Письма с физическими проверками. 108 (18): 187601. arXiv:1112.0978. Bibcode:2012ПхРвЛ.108р7601Д. Дои:10.1103 / PhysRevLett.108.187601. PMID  22681119. S2CID  2539286.
  26. ^ 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. Дои:10.1002 / adma.200901381. ISSN  1521-4095.
  27. ^ Чеонг, Санг Ук; Мостовой, Максим (2007). «Мультиферроики: магнитный поворот для сегнетоэлектричества» (PDF). Материалы Природы. 6 (1): 13–20. Bibcode:2007 НатМа ... 6 ... 13C. Дои:10.1038 / nmat1804. PMID  17199121.
  28. ^ Ямаути, Кунихико; Фреймут, Франк; Блюгель, Стефан; Пикоцци, Сильвия (2 июля 2008 г.). «Магнитно-индуцированное сегнетоэлектричество в орторомбических манганитах: микроскопическое происхождение и химические тенденции». Физический обзор B. 78 (1): 014403. arXiv:0803.1166. Bibcode:2008PhRvB..78a4403Y. Дои:10.1103 / PhysRevB.78.014403. S2CID  53136200.
  29. ^ Фенни, Крейг Дж. (2006). «Магнитное и электрическое управление фазой в эпитаксиальном». Письма с физическими проверками. 97 (26): 267602. arXiv:cond-mat / 0606664. Bibcode:2006PhRvL..97z7602F. Дои:10.1103 / PhysRevLett.97.267602. PMID  17280465. S2CID  31929709.
  30. ^ Рущанский, К. З .; 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. Bibcode:2010НатМа ... 9..649р. Дои:10.1038 / nmat2799. ISSN  1476-4660. PMID  20639893.
  31. ^ Ван, Яо; Ху, Цзямянь; Линь, Юаньхуа; Нан, Се-Вен (2010). «Мультиферроидные магнитоэлектрические композитные наноструктуры». NPG Asia Материалы. 2 (2): 61–68. Дои:10.1038 / asiamat.2010.32. ISSN  1884-4057.
  32. ^ 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, полученные атомной инженерией, дают магнитоэлектрический мультиферроик при комнатной температуре». Природа. 537 (7621): 523–527. Bibcode:2016Натура.537..523М. Дои:10.1038 / природа19343. ISSN  1476-4687. PMID  27652564. S2CID  205250429.
  33. ^ 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. Дои:10.1111 / jace.12467. HDL:10468/2928. ISSN  1551-2916.
  34. ^ Evans, D.M .; Шиллинг, А .; Кумар, Ашок; Sanchez, D .; Ortega, N .; Arredondo, M .; Katiyar, R.S .; Gregg, J.M .; Скотт, Дж. Ф. (26 февраля 2013 г.). «Магнитное переключение сегнетоэлектрических доменов при комнатной температуре в мультиферроике PZTFT». Nature Communications. 4: 1534. Bibcode:2013НатКо ... 4.1534E. Дои:10.1038 / ncomms2548. ЧВК  3586726. PMID  23443562.
  35. ^ 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. Дои:10.1002 / adfm.201503335. ISSN  1616-3028. S2CID  59018293.
  36. ^ 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. Дои:10.1021 / ja904156s. PMID  19725496.
  37. ^ Синь, Липенг (2018). "Абстрактные, Чжиин Чжан, Майкл А. Карпентер, Мин Чжан, Фэн Цзинь, Цинмин Чжан, Сяомин Ван, Вэйхуа Тан и Сяоцзе Лу (2018). «Деформационное взаимодействие и динамическая релаксация в молекулярном перовскитоподобном мультиферроидном металлоорганическом каркасе»."". Современные функциональные материалы. 28: 1806013. Дои:10.1002 / adfm.201806013. Внешняя ссылка в | название = (помощь)
  38. ^ а б Хомский, Даниил (2009-03-09). «Тренд: Классификация мультиферроиков: механизмы и эффекты». Физика. 2: 20. Bibcode:2009PhyOJ ... 2 ... 20K. Дои:10.1103 / физика.2.20.
  39. ^ Ван Акен, Бас Б .; Palstra, Thomas T.M .; Филиппетти, Алессио; Спалдин, Никола А. (2004). «Происхождение сегнетоэлектричества в магнитоэлектрике YMnO3». Материалы Природы. 3 (3): 164–170. Bibcode:2004 НатМа ... 3..164В. Дои:10.1038 / nmat1080. ISSN  1476-4660. PMID  14991018. S2CID  23513794.
  40. ^ Kimura, T .; Гото, Т .; Shintani, H .; Ishizaka, K .; Арима, Т .; Токура, Ю. (2003). «Магнитный контроль поляризации сегнетоэлектрика». Природа. 426 (6962): 55–58. Bibcode:2003Натура 426 ... 55K. Дои:10.1038 / природа02018. ISSN  1476-4687. PMID  14603314. S2CID  205209892.
  41. ^ Lang, M .; Lunkenheimer, P .; Müller, J .; Loidl, A .; Hartmann, B .; Hoang, N.H .; 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. Дои:10.1109 / TMAG.2013.2296333. ISSN  0018-9464. S2CID  32798760.
  42. ^ Ramesh, R .; Huey, B.D .; Ñiguez, J .; Schlom, D.G .; Ralph, D.C .; Salahuddin, S .; Лю, Цзянь; Wang, C .; Кларксон, Дж. Д. (декабрь 2014 г.). «Детерминированное переключение ферромагнетизма при комнатной температуре с помощью электрического поля». Природа. 516 (7531): 370–373. Bibcode:2014Натура. 516..370H. Дои:10.1038 / природа14004. ISSN  1476-4687. PMID  25519134. S2CID  4401477.
  43. ^ Ramesh, R .; Schlom, D.G .; Спалдин, Н. А .; Bokor, J. B .; Salahuddin, S .; Christen, H.M .; Wu, J .; Новаковски, М. Э .; Сюй, С. Л. (07.01.2015). «Большая модуляция сопротивления в смешанных металлических системах». Nature Communications. 6: 5959. Bibcode:2015 НатКо ... 6.5959L. Дои:10.1038 / ncomms6959. ISSN  2041-1723. PMID  25564764.
  44. ^ Gajek, M .; и другие. (2007). «Туннельные переходы с мультиферроидными барьерами». Материалы Природы. 6 (4): 296–302. Bibcode:2007НатМа ... 6..296Г. Дои:10.1038 / nmat1860. PMID  17351615.
  45. ^ Binek, C .; и другие. (2005). «Магнитоэлектроника с магнитоэлектрикой». J. Phys. Конденс. Иметь значение. 17 (2): L39 – L44. Bibcode:2005JPCM ... 17L..39B. Дои:10.1088 / 0953-8984 / 17/2 / l06.
  46. ^ Nan, C.W .; и другие. (2008). «Мультиферроидные магнитоэлектрические композиты: историческая перспектива, состояние и направления на будущее». J. Appl. Phys. 103 (3): 031101–031101–35. Bibcode:2008JAP ... 103c1101N. Дои:10.1063/1.2836410.
  47. ^ Спалдин, Никола А. (11.04.2017). «Мультиферроики: от космически больших до субатомно малых». Nature Reviews Материалы. 2 (5): 17017. Bibcode:2017НатРМ ... 217017S. Дои:10.1038 / натревмац.2017.17.
  48. ^ Спалдин, Н. А .; Ležaić, M .; Сушков, А.О .; Lamoreaux, S.K .; 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. Bibcode:2010НатМа ... 9..649р. Дои:10.1038 / nmat2799. ISSN  1476-4660. PMID  20639893.
  49. ^ 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:2014НатМа..13 ... 42А. Дои:10.1038 / nmat3786. ISSN  1476-4660. PMID  24162883. S2CID  20571608.
  50. ^ а б Griffin, S.M .; Lilienblum, M .; Delaney, K. T .; Kumagai, Y .; Fiebig, M .; Спалдин, Н.А. (27.12.2012). «Масштабирование поведения и за пределами равновесия в гексагональных манганитах». Физический обзор X. 2 (4): 041022. arXiv:1204.3785. Bibcode:2012PhRvX ... 2d1022G. Дои:10.1103 / PhysRevX.2.041022.
  51. ^ Cheong, S.-W .; Кирюхин, В .; Choi, Y.J .; Lee, S .; Цой, Т. (2009-04-03). «Переключаемый сегнетоэлектрический диод и фотоэлектрический эффект в BiFeO3». Наука. 324 (5923): 63–66. Bibcode:2009 Наука ... 324 ... 63C. Дои:10.1126 / science.1168636. ISSN  1095-9203. PMID  19228998. S2CID  2292754.
  52. ^ Гао, Тонг (2015). «ОБЗОР: ПРИГОТОВЛЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ ВИСМУТА ФЕРРИТА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ФОТОКАТАЛИЗАХ ВИДИМОГО СВЕТА» (PDF). Rev. Adv. Mater. Наука. 40: 97.
  53. ^ Waghmare, Shivaji D .; Jadhav, Vijaykumar V .; Гор, Шайм К .; Юн, Сог-Джун; Ambade, Swapnil B .; Lokhande, B.J .; 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. Дои:10.1016 / j.materresbull.2012.08.078. ISSN  0025-5408.
  54. ^ а б Juraschek, Dominik M .; 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. Дои:10.1103 / PhysRevMaterials.1.014401. S2CID  22853846.
  55. ^ Cavalleri, A .; Merlin, R .; Kimel, A. V .; Михайловский, Р. В .; Bossini, D .; Först, M .; Cantaluppi, A .; Cartella, A .; Нова, Т. Ф. (февраль 2017 г.). «Эффективное магнитное поле от оптически управляемых фононов». Природа Физика. 13 (2): 132–136. arXiv:1512.06351. Bibcode:2017НатФ..13..132Н. Дои:10.1038 / nphys3925. ISSN  1745-2481. S2CID  43942062.
  56. ^ Кацура, Хошо; Балацкий, Александр В .; Нагаоса, Наото (11 января 2007 г.). «Динамическая магнитоэлектрическая связь в винтовых магнитах». Письма с физическими проверками. 98 (2): 027203. arXiv:cond-mat / 0602547. Bibcode:2007PhRvL..98b7203K. Дои:10.1103 / PhysRevLett.98.027203. PMID  17358643. S2CID  15684858.
  57. ^ van der Ziel, J. P .; Першан, П. С .; Мальмстрем, Л. Д. (1965-08-02). «Оптически-индуцированное намагничивание в результате обратного эффекта Фарадея». Письма с физическими проверками. 15 (5): 190–193. Bibcode:1965ПхРвЛ..15..190В. Дои:10.1103 / PhysRevLett.15.190.
  58. ^ Dunnett, K .; Zhu, J.-X .; Спалдин, Н. А .; Юричич, В .; Балацкий, А.В. (2019). «Динамическая мультиферроичность сегнетоэлектрической квантовой критической точки». Письма с физическими проверками. 122 (5): 057208. arXiv:1808.05509. Bibcode:2019PhRvL.122e7208D. Дои:10.1103 / PhysRevLett.122.057208. PMID  30822032. S2CID  73490385.
  59. ^ Johnson, S.L .; 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. Дои:10.1103 / PhysRevLett.108.037203. PMID  22400779. S2CID  2668145.
  60. ^ Kampfrath, T .; и другие. (2011). «Когерентное терагерцовое управление антиферромагнитными спиновыми волнами». Nat. Фотоника. 5 (1): 31–34. Bibcode:2011НаФо ... 5 ... 31K. Дои:10.1038 / nphoton.2010.259.
  61. ^ Литвин Д. Б., Acta Crystallogr., A64, 316 (2008)
  62. ^ Heron, J. T .; и другие. (2011). «Индуцированное электрическим полем перемагничивание в гетероструктуре ферромагнетик-мультиферроик». Phys. Rev. Lett. 107 (21): 217202. Bibcode:2011PhRvL.107u7202H. Дои:10.1103 / Physrevlett.107.217202. PMID  22181917.
  63. ^ Seidel, J .; и другие. (2009). «Проводимость на доменных стенках в оксидных мультиферроиках». Материалы Природы. 8 (3): 229–234. Bibcode:2009НатМа ... 8..229С. Дои:10.1038 / nmat2373. PMID  19169247.
  64. ^ Hoffmann, T .; и другие. (2011). «Визуализация с временным разрешением магнитоэлектрического переключения в мультиферроике MnWO 4». Phys. Ред. B. 84 (18): 184404. arXiv:1103.2066. Bibcode:2011PhRvB..84r4404H. Дои:10.1103 / Physrevb.84.184404. S2CID  119206332.
  65. ^ Салье, Э. К. Х. (2010). «Мультиферроичные границы доменов как устройства активной памяти: траектории на пути к проектированию границ доменов». ХимФисХим. 11 (5): 940–950. Дои:10.1002 / cphc.200900943. PMID  20217888.
  66. ^ Варшней, Д .; и другие. (2011). «Влияние легирования центров A и B на структурные, термические и диэлектрические свойства керамики BiFeO3». J. Сплавы Compd. 509 (33): 8421–8426. Дои:10.1016 / j.jallcom.2011.05.106.
  67. ^ Ван М. и др. (Май 2017). «Повышенные мультиферроидные свойства керамики YMnO3, изготовленной методом искрового плазменного спекания наряду с низкотемпературной твердотельной реакцией». Материалы. 10 (5): 474. Bibcode:2017 Mate ... 10..474 Вт. Дои:10.3390 / ma10050474. ЧВК  5459049. PMID  28772832.
  68. ^ а б c d е ж грамм «Модуль 8: Мультиферроидная и магнитоэлектрическая керамика» (PDF).
  69. ^ Михайлова, Б .; Господинов, М. М .; Guttler, G .; Yen, F .; Литвинчук, А.П .; Илиев, М. Н. (2005). "Температурно-зависимые рамановские спектры HoMn2О5 и TbMn2О5". Phys. Ред. B. 71 (17): 172301. Bibcode:2005PhRvB..71q2301M. Дои:10.1103 / PhysRevB.71.172301.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)
  70. ^ Ровиллен П. и др. (2010). «Магнитоэлектрические возбуждения в мультиферроике TbMnO3 за счет комбинационного рассеяния света». Phys. Ред. B. 81 (5): 054428. arXiv:0908.0061. Bibcode:2010PhRvB..81e4428R. Дои:10.1103 / PhysRevB.81.054428. S2CID  118430304.
  71. ^ Chaudhury, R.P .; Yen, F .; Dela Cruz, C.R .; Lorenz, B .; Wang, Y. Q .; Sun, Y. Y .; Чу, К. В. (2007). "Фазовая диаграмма давление-температура мультиферроика Ni.3V2О8" (PDF). Phys. Ред. B. 75 (1): 012407. arXiv:cond-mat / 0701576. Bibcode:2007PhRvB..75a2407C. Дои:10.1103 / PhysRevB.75.012407. S2CID  117752707.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)
  72. ^ Кундыс, Богдан; Саймон, Чарльз; Мартин, Кристина (2008). «Влияние магнитного поля и температуры на сегнетоэлектрическую петлю в MnWO4». Физический обзор B. 77 (17): 172402. arXiv:0806.0117. Bibcode:2008PhRvB..77q2402K. Дои:10.1103 / PhysRevB.77.172402. S2CID  119271548.
  73. ^ Яна Р. и др. (2015). «Прямое наблюдение возвращающегося мультиферроика CuO при высоких давлениях». arXiv:1508.02874. Bibcode:2015arXiv150802874J. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  74. ^ Zajdel P, et al. (2017). "Структура и магнетизм в связующей фрустрированной шпинели, ZnCr2Se4". Phys. Ред. B. 95 (13): 134401. arXiv:1701.08227. Bibcode:2017PhRvB..95m4401Z. Дои:10.1103 / PhysRevB.95.134401. S2CID  119502126.
  75. ^ Ясуи, Юкио; и другие. (2009). «Исследования мультиферроидной системы LiCu2O2: I. Характеристика образцов и взаимосвязь между магнитными свойствами и природой мультиферроика». J. Phys. Soc. JPN. 78 (8): 084720. arXiv:0904.4014. Bibcode:2009JPSJ ... 78х4720У. Дои:10.1143 / JPSJ.78.084720. S2CID  118469216.
  76. ^ Ascher, E .; и другие. (1966). «Некоторые свойства ферромагнитоэлектрического никель-йодоборацита Ni3B7O13I». Журнал прикладной физики. 37 (3): 1404–1405. Bibcode:1966JAP .... 37.1404A. Дои:10.1063/1.1708493.