stringtranslate.com

Мультиферроики

Мультиферроики определяются как материалы, которые проявляют более одного из основных ферроидных свойств в одной и той же фазе: [1]

Хотя сегнетоэлектрические сегнетоэласты и ферромагнитные сегнетоэласты формально являются мультиферроиками, в наши дни этот термин обычно используется для описания магнитоэлектрических мультиферроиков , которые одновременно являются ферромагнитными и сегнетоэлектрическими. [1] Иногда определение расширяют, чтобы включить непервичные параметры порядка, такие как антиферромагнетизм или ферримагнетизм . Кроме того, были предложены другие типы первичного порядка, такие как ферроидные расположения магнитоэлектрических мультиполей [2], примером которых является ферротороидность [3] .

Помимо научного интереса к их физическим свойствам, мультиферроики имеют потенциал для применения в качестве приводов, 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 цветом)

Поиск термина «мультиферроик» в Web of Science выдает статью 2000 года «Почему так мало магнитных сегнетоэлектриков?» [5] от NA Spaldin (тогда еще Hill) в качестве самого раннего результата. Эта работа объяснила происхождение противопоказания между магнетизмом и сегнетоэлектричеством и предложила практические пути его обхода, и широко признана началом современного взрыва интереса к мультиферроикам. [6] Доступность практических путей создания мультиферроиков с 2000 года [5] стимулировала интенсивную деятельность. Особенно важными ранними работами были открытие большой сегнетоэлектрической поляризации в эпитаксиально выращенных тонких пленках магнитного BiFeO 3 [7] , наблюдение того, что неколлинеарное магнитное упорядочение в орторомбических TbMnO 3 [8] и TbMn 2 O 5 [9] вызывает сегнетоэлектричество, и идентификация необычного несобственного сегнетоэлектричества, которое совместимо с сосуществованием магнетизма в гексагональном манганите YMnO 3 [10] График справа показывает красным цветом количество статей о мультиферроиках из поиска Web of Science до 2008 года; экспоненциальный рост продолжается и сегодня .

Магнитоэлектрические материалы

Чтобы поместить мультиферроичные материалы в соответствующий исторический контекст, необходимо также рассмотреть магнитоэлектрические материалы , в которых электрическое поле изменяет магнитные свойства и наоборот. Хотя магнитоэлектрические материалы не обязательно являются мультиферроиками, все ферромагнитные сегнетоэлектрические мультиферроики являются линейными магнитоэлектриками, в которых приложенное электрическое поле вызывает изменение намагниченности, линейно пропорциональное его величине. Магнитоэлектрические материалы и соответствующий магнитоэлектрический эффект имеют более длительную историю, чем мультиферроики, что показано синим цветом на графике справа. Первое известное упоминание о магнитоэлектричестве содержится в издании 1959 года « Электродинамики сплошных сред » Ландау и Лифшица , в котором в конце раздела о пьезоэлектричестве есть следующий комментарий : «Укажем еще два явления, которые, в принципе, могли бы существовать. Одно — пьезомагнетизм, который состоит из линейной связи между магнитным полем в твердом теле и деформацией (аналогично пьезоэлектричеству). Другое — это линейная связь между магнитным и электрическим полями в среде, которая могла бы вызвать, например, намагниченность, пропорциональную электрическому полю. Оба эти явления могли бы существовать для определенных классов магнитокристаллической симметрии. Однако мы не будем обсуждать эти явления более подробно, поскольку, по-видимому, до сих пор они не наблюдались ни в одном веществе». Год спустя И.Е. Дзялошинский показал , используя аргументы симметрии, что материал Cr2O3 должен обладать линейным магнитоэлектрическим поведением [11] , и его предсказание было быстро проверено 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 Женевском университете. Серия конференций Восток-Запад под названием «Явления магнитоэлектрического взаимодействия в кристаллах» (MEIPIC) проводилась между 1973 (в Сиэтле) и 2009 (в Санта-Барбаре) годами, и действительно, термин «мультиферроик магнитоэлектрик» был впервые использован Х. Шмидом в трудах конференции MEIPIC 1993 года (в Асконе). [13]

Механизмы объединения сегнетоэлектричества и магнетизма

Чтобы быть определенным как сегнетоэлектрик, материал должен иметь спонтанную электрическую поляризацию, которая переключается приложенным электрическим полем. Обычно такая электрическая поляризация возникает через структурное искажение, нарушающее инверсию симметрии, из родительской центросимметричной фазы. Например, в прототипическом сегнетоэлектрике титанате бария, BaTiO 3 , родительская фаза представляет собой идеальную кубическую структуру перовскита ABO 3 с ионом Ti 4+ в B-позиции в центре его кислородного координационного октаэдра и без электрической поляризации. В сегнетоэлектрической фазе ион Ti 4+ смещен от центра октаэдра, вызывая поляризацию. Такое смещение имеет тенденцию быть благоприятным только тогда, когда катион в B-позиции имеет электронную конфигурацию с пустой d- оболочкой (так называемая конфигурация d 0 ), что способствует образованию ковалентной связи, снижающей энергию, между катионом в 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 наличия частично заполненных d- оболочек переходных металлов. В результате в большинстве мультиферроиков сегнетоэлектричество имеет иное происхождение. Ниже описаны механизмы, которые, как известно, обходят это противопоказание между ферромагнетизмом и сегнетоэлектричеством. [14]

Одинокая пара-активная

В мультиферроиках с активным одиночным зарядом [5] сегнетоэлектрическое смещение вызывается катионом в A-позиции, а магнетизм возникает из-за частично заполненной d- оболочки в B-позиции. Примерами являются феррит висмута , BiFeO 3 , [15] BiMnO 3 (хотя считается, что он антиполярен), [16] и PbVO 3 . [17] В этих материалах катион в A-позиции (Bi 3+ , Pb 2+ ) имеет так называемую стереохимически активную 6s 2 неподеленную пару электронов, а нецентрированность катиона в A-позиции благоприятствует энергопонижающему распределению электронов между формально пустыми 6p -орбиталями A-позиции и заполненными O 2p- орбиталями. [18]

Геометрическое сегнетоэлектричество

В геометрических сегнетоэлектриках движущей силой структурного фазового перехода, приводящего к полярному сегнетоэлектрическому состоянию, является вращательное искажение полиэдров, а не образование ковалентной связи с общим электроном. Такие вращательные искажения встречаются во многих оксидах переходных металлов; в перовскитах, например, они обычны, когда катион A-участка мал, так что кислородные октаэдры разрушаются вокруг него. В перовскитах трехмерная связанность полиэдров означает, что нет чистой поляризации; если один октаэдр вращается вправо, его связанный сосед вращается влево и так далее. Однако в слоистых материалах такие вращения могут привести к чистой поляризации.

Прототипическими 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-участка и анионами, оно совместимо с существованием магнетизма на участке B, что допускает мультиферроидное поведение. [20]

Вторым примером является семейство гексагональных редкоземельных манганитов (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 соединяется с полярной гофрировкой слоев ионов R , что дает поляризацию ~6 мкКл/см 2 . Поскольку сегнетоэлектричество не является первичным параметром порядка, оно описывается как несобственное . Мультиферроидная фаза достигается при температуре ~100 К, когда возникает треугольный антиферромагнитный порядок из-за спиновой фрустрации. [21] [22]

Заказ на оплату

Упорядочение заряда может происходить в соединениях, содержащих ионы смешанной валентности, когда электроны, которые делокализованы при высокой температуре, локализуются в упорядоченном шаблоне на разных катионных участках, так что материал становится изолирующим. Когда шаблон локализованных электронов полярный, упорядоченное по заряду состояние является сегнетоэлектрическим. Обычно ионы в таком случае являются магнитными, и поэтому сегнетоэлектрическое состояние также является мультиферроиком. [23] Первым предложенным примером упорядоченного по заряду мультиферроика был LuFe 2 O 4 , который упорядочивает заряд при 330 К с расположением ионов Fe 2+ и Fe 3+ . [24] Ферримагнитное упорядочение происходит ниже 240 К. Однако недавно был поставлен под сомнение вопрос о том, является ли упорядочение заряда полярным или нет. [25] Кроме того, упорядоченное по заряду сегнетоэлектричество предполагается в магнетите Fe 3 O 4 , ниже его перехода Вервея, [26] и (Pr,Ca)MnO 3 . [23]

Магнитно-управляемое сегнетоэлектричество

В магнитно-управляемых мультиферроиках [27] макроскопическая электрическая поляризация индуцируется дальним магнитным порядком, который не является центросимметричным. Формально электрическая поляризация, , задается через намагниченность, , как

.

Как и геометрические сегнетоэлектрики, рассмотренные выше, сегнетоэлектричество является несобственным, поскольку поляризация не является первичным параметром порядка (в данном случае первичным порядком является намагниченность) для ферроидного фазового перехода.

Прототипическим примером является образование нецентросимметричного магнитного спирального состояния, сопровождающееся малой сегнетоэлектрической поляризацией, ниже 28 К в TbMnO 3 . [8] В этом случае поляризация мала, 10−2 мкКл /см 2 , поскольку механизм, связывающий нецентросимметричную спиновую структуру с кристаллической решеткой, является слабой спин-орбитальной связью. Более сильные 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 сильна, поскольку сегнетоэлектричество напрямую вызвано магнитным порядком.

магнетизм f-электронов

В то время как большинство разработанных на сегодняшний день магнитоэлектрических мультиферроиков имеют обычный переходный металл d-электронный магнетизм и новый механизм для сегнетоэлектричества, также возможно ввести другой тип магнетизма в обычный сегнетоэлектрик. Наиболее очевидный путь - использовать редкоземельный ион с частично заполненной оболочкой f- электронов на участке A. Примером является EuTiO 3 , который, хотя и не является сегнетоэлектриком в условиях окружающей среды, становится таковым при небольшом напряжении [29] или когда его постоянная решетки расширяется, например, путем замены некоторого количества бария на участке A. [30]

Композиты

Остается проблема разработки хороших однофазных мультиферроиков с большой намагниченностью и поляризацией и сильной связью между ними при комнатной температуре. Поэтому композиты, объединяющие магнитные материалы, такие как FeRh, [31] с сегнетоэлектрическими материалами, такими как PMN-PT, являются привлекательным и устоявшимся путем к достижению 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 мультиферроикового композита атомного масштаба, состоящего из отдельных слоев сегнетоэлектрика и антиферромагнетика LuFeO 3 , чередующихся с ферримагнитным, но неполярным LuFe 2 O 4 в сверхрешетке. [33]

Новым многообещающим подходом является керамика типа ядро-оболочка, где магнитоэлектрический композит формируется in situ во время синтеза. В системе (BiFe 0,9 Co 0,1 O 3 ) 0,4 -(Bi 1/2 K 1/2 TiO 3 ) 0,6 (BFC-BKT) очень сильная связь МЭ наблюдалась в микроскопическом масштабе с использованием PFM в магнитном поле. Кроме того, переключение намагниченности через электрическое поле наблюдалось с использованием MFM. [34] Здесь МЭ активные зерна ядро-оболочка состоят из магнитных ядер CoFe 2 O 4 (CFO) и оболочки (BiFeO 3 ) 0,6 -(Bi 1/2 K 1/2 TiO 3 ) 0,4 (BFO-BKT), где ядро ​​и оболочка имеют эпитаксиальную решетчатую структуру. [35] Механизм сильной МЭ-связи осуществляется посредством магнитного обменного взаимодействия между CFO и BFO через интерфейс ядро-оболочка, что приводит к исключительно высокой температуре Нееля 670 К фазы BF-BKT.

Другой

Были сообщения о большой магнитоэлектрической связи при комнатной температуре в мультиферроиках типа I, таких как в «разбавленном» магнитном перовските (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. Здесь сильная МЭ-связь наблюдалась в микроскопическом масштабе с использованием PFM в магнитном поле среди других методов. [36] [37] Органо-неорганические гибридные мультиферроики были зарегистрированы в семействе металл-формиатных перовскитов, [38], а также молекулярные мультиферроики, такие как [(CH 3 ) 2 NH 2 ][Ni(HCOO) 3 ], с упругой деформационной связью между параметрами порядка. [39]

Классификация

Мультиферроики типа I и типа II

Полезная схема классификации мультиферроиков на так называемые мультиферроики типа I и типа II была предложена в 2009 году Д. Хомским. [40]

Хомский предложил термин мультиферроик I типа для материалов, в которых сегнетоэлектричество и магнетизм проявляются при разных температурах и возникают из разных механизмов. Обычно структурное искажение, которое приводит к сегнетоэлектричеству, 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), в котором сегнетоэлектричество обусловлено стереохимически активной неподеленной парой иона Bi 3+ , а магнитное упорядочение вызвано обычным механизмом суперобмена. YMnO 3 [41] (T C =914 K, T N =76 K) также является мультиферроиком I типа, хотя его сегнетоэлектричество является так называемым «несобственным», то есть это вторичный эффект, возникающий из другого (первичного) структурного искажения. Независимое возникновение магнетизма и сегнетоэлектричества означает, что домены 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 напрямую «вызывает» сегнетоэлектричество. В этом случае температуры упорядочения для двух явлений идентичны. Прототипическим примером является TbMnO 3 , [42] 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, как правило, на порядки меньше, чем у мультиферроиков типа I, однако, как правило, порядка 10−2 мкКл /см 2 . [40] Противоположный эффект также был зарегистрирован в изолирующей соли переноса заряда Мотта – (BEDT-TTF)2Cu[N(CN)
2]Cl . [43] Здесь переход зарядового упорядочения в полярный сегнетоэлектрический случай приводит к магнитному упорядочению, снова создавая тесную связь между сегнетоэлектрическим и, в данном случае, антиферромагнитным порядками.

Симметрия и связь

Формирование ферроидного 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 P и намагниченностью M в этих двух примерах, и оно приводит к нескольким эквивалентным основным состояниям, которые можно выбрать соответствующим сопряженным полем: электрическим или магнитным для сегнетоэлектриков или ферромагнетиков соответственно. Это приводит, например, к знакомому переключению магнитных битов с использованием магнитных полей в магнитном хранилище данных.

Ферроики часто характеризуются поведением их параметров порядка при пространственной инверсии и обращении времени (см. таблицу). Операция пространственной инверсии меняет направление поляризации (поэтому явление поляризации является антисимметричным относительно пространственной инверсии), оставляя намагниченность инвариантной. В результате неполярные ферромагнетики и ферроэластики инвариантны относительно пространственной инверсии, тогда как полярные сегнетоэлектрики — нет. С другой стороны, операция обращения времени меняет знак M (который, следовательно, является антисимметричным относительно обращения времени), тогда как знак P остается инвариантным. Следовательно, немагнитные ферроэластики и ферроэлектрики инвариантны относительно обращения времени, тогда как ферромагнетики — нет.

Магнитоэлектрические мультиферроики являются как пространственно-инверсионными, так и антисимметричными относительно обращения времени, поскольку они являются как ферромагнитными, так и сегнетоэлектрическими.

Сочетание нарушений симметрии в мультиферроиках может привести к связи между параметрами порядка, так что одно ферроидное свойство может быть изменено с помощью сопряженного поля другого. Например, ферроэластичные ферроэлектрики являются пьезоэлектриками , что означает, что электрическое поле может вызвать изменение формы или давление может вызвать напряжение, а ферроэластичные ферромагнетики демонстрируют аналогичное пьезомагнитное поведение. Особенно привлекательным для потенциальных технологий является управление магнетизмом с помощью электрического поля в магнитоэлектрических мультиферроиках, поскольку электрические поля имеют меньшие энергетические требования, чем их магнитные аналоги.

Приложения

Электрополевой контроль магнетизма

Главным 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 электрических токов), которые используются в большинстве существующих технологий, основанных на магнетизме. Были достигнуты успехи в управлении ориентацией магнетизма с помощью электрического поля, например, в гетероструктурах обычных ферромагнитных металлов и мультиферроика BiFeO 3 , [44] а также в управлении магнитным состоянием , например, от антиферромагнитного до ферромагнитного в FeRh. [45]

В мультиферроидных тонких пленках связанные магнитные и сегнетоэлектрические параметры порядка могут быть использованы для разработки магнитоэлектронных устройств. К ним относятся новые спинтронные устройства, такие как датчики туннельного магнитосопротивления (TMR) и спиновые клапаны с функциями, настраиваемыми электрическим полем. Типичное устройство TMR состоит из двух слоев ферромагнитных материалов, разделенных тонким туннельным барьером (~2 нм), изготовленным из мультиферроидной тонкой пленки. [46] В таком устройстве перенос спина через барьер может быть электрически настроен. В другой конфигурации мультиферроидный слой может быть использован в качестве слоя закрепления обменного смещения. Если антиферромагнитные ориентации спинов в мультиферроидном слое закрепления могут быть электрически настроены, то магнитосопротивление устройства может контролироваться приложенным электрическим полем. [47] Можно также исследовать элементы памяти с несколькими состояниями, где данные хранятся как в электрической, так и в магнитной поляризации.

Радио и высокочастотные устройства

Мультиферроидные композитные структуры в объемной форме исследуются для 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) [48] .

Перекрестные применения в других областях физики

Мультиферроики использовались для решения фундаментальных вопросов космологии и физики элементарных частиц. [49] Во-первых, тот факт, что отдельный электрон является идеальным мультиферроиком, с любым электрическим дипольным моментом, требуемым симметрией для принятия той же оси, что и его магнитный дипольный момент, был использован для поиска электрического дипольного момента электрона. Используя разработанный мультиферроик (Eu,Ba)TiO 3 , контролировалось изменение чистого магнитного момента при переключении сегнетоэлектрической поляризации в приложенном электрическом поле, что позволило извлечь верхнюю границу возможного значения электрического дипольного момента электрона. [50] Эта величина важна, поскольку она отражает величину нарушения симметрии обращения времени (и, следовательно, CP) во Вселенной, 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 ранними фазовыми переходами Вселенной. [51] В результате гексагональные манганиты могут быть использованы для проведения экспериментов в лабораторных условиях с целью проверки различных аспектов физики ранней Вселенной. [52] В частности, был проверен предложенный механизм формирования космических струн, [52] а аспекты эволюции космических струн изучаются посредством наблюдения за их аналогами пересечения мультиферроидных доменов.

Приложения за пределами магнитоэлектричества

За последние несколько лет был выявлен ряд других неожиданных применений, в основном в мультиферроидном феррите висмута, которые, по-видимому, не связаны напрямую с сопряженным магнетизмом и сегнетоэлектричеством. К ним относятся фотоэлектрический эффект , [53] фотокатализ , [54] и поведение газового зондирования. [55] Вероятно, что сочетание сегнетоэлектрической поляризации с малой шириной запрещенной зоны, состоящей частично из d-состояний переходных металлов, ответственно за эти благоприятные свойства.

Были разработаны мультиферроидные пленки с соответствующей структурой запрещенной зоны в солнечных элементах, что приводит к высокой эффективности преобразования энергии благодаря эффективному разделению носителей, управляемому сегнетоэлектрической поляризацией, и генерации фотонапряжения надзонного пространства. Были исследованы различные пленки, и также существует новый подход к эффективной регулировке запрещенной зоны двойного перовскитного многослойного оксида путем проектирования катионного порядка для Bi2FeCrO6. [56]

Динамика

Динамическая мультиферроичность

Недавно было отмечено, что таким же образом, как электрическая поляризация может быть создана пространственно изменяющимся магнитным порядком, магнетизм может быть создан изменяющейся во времени поляризацией. Полученное явление было названо Динамической Мультиферроичностью . [57] Намагниченность, определяется как

где - поляризация, а указывает на векторное произведение. Динамический формализм мультиферроичности лежит в основе следующего разнообразного спектра явлений: [57]

Динамические процессы

Изучение динамики в мультиферроидных системах связано с пониманием временной эволюции связи между различными ферроидными порядками, в частности, под внешними приложенными полями. Текущие исследования в этой области мотивированы как перспективой новых типов приложений, основанных на связанной природе динамики, так и поиском новой физики, лежащей в основе фундаментального понимания элементарных возбуждений МП. Все больше исследований динамики МП связано со связью между электрическими и магнитными параметрами порядка в магнитоэлектрических мультиферроиках. В этом классе материалов ведущие исследования изучают, как теоретически, так и экспериментально, фундаментальные пределы (например, собственную скорость связи, прочность связи, синтез материалов) динамической магнитоэлектрической связи и то, как их можно достичь и использовать для разработки новых технологий.

В основе предлагаемых технологий, основанных на магнитоэлектрической связи, лежат процессы переключения, которые описывают манипуляцию макроскопическими магнитными свойствами материала с помощью электрического поля и наоборот. Большая часть физики этих процессов описывается динамикой доменов и доменных стенок . Важной целью текущих исследований является минимизация времени переключения от долей секунды («квази»-статический режим) до наносекундного диапазона и быстрее, причем последний является типичным временным масштабом, необходимым для современной электроники, такой как запоминающие устройства следующего поколения.

Сверхбыстрые процессы, работающие в пикосекундном, фемтосекундном и даже аттосекундном масштабе, как управляются, так 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 40-фс 800 нм лазерным импульсом. [62] Второй пример показывает возможность прямого управления спиновыми волнами с помощью терагерцового излучения на антиферромагнитном NiO. [63] Это многообещающие демонстрации того, как переключение электрических и магнитных свойств в мультиферроиках, опосредованное смешанным характером магнитоэлектрической динамики, может привести к сверхбыстрой обработке данных, коммуникационным и квантовым вычислительным устройствам.

Текущие исследования динамики МФ направлены на решение различных открытых вопросов: практическая реализация и демонстрация сверхвысокоскоростного переключения доменов, разработка новых приложений на основе настраиваемой динамики, например, частотной зависимости диэлектрических свойств, фундаментальное понимание смешанного характера возбуждений (например, в случае МЭ, смешанных фонон-магнонных мод – «электромагнонов») и потенциальное открытие новой физики, связанной со связью МФ.

Домены и доменные стены

Схематическое изображение четырех возможных доменных состояний сегнетоэлектрического ферромагнитного материала, в котором как поляризация (электрический диполь, обозначенный зарядами), так и намагниченность (красная стрелка) имеют две противоположные ориентации. Домены разделены различными типами доменных стенок, классифицированных по параметрам порядка, которые изменяются поперек стенки.

Как и любой ферроик, мультиферроик раздроблен на домены. Домен — это пространственно протяженная 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 ферроидным порядком, домены в мультиферроиках обладают дополнительными свойствами и функциями. Например, они характеризуются сборкой по крайней мере двух параметров порядка. [64] Параметры порядка могут быть независимыми (типично, но не обязательно для мультиферроика типа I) или связанными (обязательно для мультиферроика типа II).

Многие выдающиеся свойства, отличающие домены в мультиферроиках от доменов в материалах с одним ферроидным порядком, являются следствием связи между параметрами порядка.

Эти проблемы приводят к появлению новых функциональных возможностей, которые объясняют нынешний интерес к этим материалам.

Свойства доменных стенок мультиферроиков

Доменные стенки — это пространственно протяженные области перехода, опосредующие передачу параметра порядка из одного домена в другой. По сравнению с доменами доменные стенки не являются однородными и могут иметь более низкую симметрию. Это может изменить свойства мультиферроика и связь его параметров порядка. Доменные стенки мультиферроика могут демонстрировать особые статические [66] и динамические [67] свойства.

Статические свойства относятся к неподвижным стенам. Они могут быть результатом

Синтез

Мультиферроидные свойства могут проявляться в большом разнообразии материалов. Поэтому используются несколько обычных путей изготовления материалов, включая твердофазный синтез , [69] гидротермальный синтез , золь-гель обработку , вакуумное осаждение и плавающую зону .

Некоторые типы мультиферроиков требуют более специализированных методов обработки, таких как

Список материалов

Большинство мультиферроиков, идентифицированных на сегодняшний день, являются оксидами переходных металлов, которые представляют собой соединения, состоящие из (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:

Многие мультиферроики имеют структуру перовскита . Это отчасти историческое явление — большинство хорошо изученных сегнетоэлектриков являются перовскитами — и отчасти из-за высокой химической универсальности структуры.

Ниже приведен список некоторых наиболее хорошо изученных мультиферроиков с их температурами сегнетоэлектрического и магнитного упорядочения. Когда материал показывает более одного сегнетоэлектрического или магнитного фазового перехода, указывается наиболее релевантный для поведения мультиферроика.

Смотрите также

Обзоры на тему Мультиферроики

[56]

Доклады и документальные фильмы о мультиферроиках

Документальный фильм France 24 «Никола Спальдин: Пионер мультиферроиков» (12 минут) Никола Спальдин: Пионер мультиферроиков

Семинар «Управление магнетизмом с помощью электрического поля» Р. Рамеша в Мичиганском университете (1 час) Рамамурти Рамеш | Управление магнетизмом с помощью электрического поля

Премия Макса Рёсслера за мультиферроики в Швейцарской высшей технической школе Цюриха (5 минут): Никола Спалдин, профессор теории материалов в Швейцарской высшей технической школе Цюриха

Коллоквиум ICTP «От материалов к космологии: изучение ранней Вселенной под микроскопом» Николы Спалдин (1 час) От материалов к космологии: изучение ранней Вселенной под микроскопом - КОЛЛОКВИУМ ICTP

Исследование Цуёси Кимуры на тему «На пути к высокофункциональным устройствам с использованием мультиферроиков» (4 минуты): На пути к высокофункциональным устройствам с использованием мультиферроиков

«Сильная корреляция между электричеством и магнетизмом в материалах» Ёси Токура (45 минут): 4-й симпозиум по премии Киото [Материаловедение и инженерия Ёсинори Токура, 2 июля 2017 г.]

«Прорывая стену к следующему материальному веку», Falling Walls, Берлин (15 минут): Как материаловедение возвещает о новом классе технологий | НИКОЛА СПАЛДИН

Ссылки

  1. ^ ab Спалдин, Никола А.; Фибиг, Манфред (2005). «Возрождение магнитоэлектрических мультиферроиков». Science . 309 (5733): 391–2. doi :10.1126/science.1113357. PMID  16020720. S2CID  118513837.
  2. ^ Спалдин, Никола А.; Фибиг, Манфред; Мостовой, Максим (2008). "Тороидальный момент в физике конденсированных сред и его связь с магнитоэлектрическим эффектом" (PDF) . Журнал физики: конденсированные среды . 20 (43): 434203. Bibcode :2008JPCM...20Q4203S. doi :10.1088/0953-8984/20/43/434203. S2CID  53455483.
  3. ^ 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. hdl :2262/31370. S2CID  55003368.
  4. ^ Рамеш, Р.; Спалдин, Никола А. (2007). «Мультиферроики: прогресс и перспективы в области тонких пленок». Nature Materials . 6 (1): 21–29. Bibcode :2007NatMa...6...21R. doi :10.1038/nmat1805. ISSN  1476-4660. PMID  17199122.
  5. ^ abcde Хилл, Никола А. (2000). «Почему так мало магнитных сегнетоэлектриков?». J. Phys. Chem. B. 104 ( 29): 6694–6709. doi :10.1021/jp000114x.
  6. ^ Спалдин, Никола (2015-07-03). «Найдите свой самый интересный вопрос». Science . 349 (6243): 110. Bibcode :2015Sci...349..110S. doi : 10.1126/science.349.6243.110 . ISSN  0036-8075. PMID  26138981.
  7. ^ Wang, J.; et al. (март 2003 г.). "Эпитаксиальные тонкопленочные гетероструктуры BiFeO3 Multiferroic" (PDF) . Science . 299 (5613): 1719–1722. Bibcode :2003Sci...299.1719W. doi :10.1126/science.1080615. hdl :10220/7391. PMID  12637741. S2CID  4789558.
  8. ^ ab Kimura, T.; et al. (2003). «Магнитное управление сегнетоэлектрической поляризацией». Nature . 426 (6962): 55–58. Bibcode :2003Natur.426...55K. doi :10.1038/nature02018. PMID  14603314. S2CID  205209892.
  9. ^ Hur, N.; et al. (2004). «Электрическая поляризация инверсии и память в мультиферроик материале, индуцированные магнитными полями». Nature . 429 (6990): 392–395. Bibcode :2004Natur.429..392H. doi :10.1038/nature02572. PMID  15164057. S2CID  4424028.
  10. ^ аб Ван Акен, Бас Б.; Пальстра, Томас ТМ; Филиппетти, Алессио; Спалдин, Никола А. (01 марта 2004 г.). «Происхождение сегнетоэлектричества в магнитоэлектрике YMnO3». Природные материалы . 3 (3): 164–170. Бибкод : 2004NatMa...3..164В. дои : 10.1038/nmat1080. hdl : 11370/7bb66ff3-c158-4b0d-bbdc-8c3e8d1178e8 . ISSN  1476-1122. PMID  14991018. S2CID  23513794.
  11. ^ Дзялошинский, И.Е. (1960). "О магнитоэлектрическом эффекте в антиферромагнетиках" (PDF) . Sov. Phys. JETP . 10 : 628.
  12. ^ Астров, ДН (1960). "Магнитоэлектрический эффект в антиферромагнетиках". Sov. Phys. JETP . 11 : 708.
  13. ^ Шмид, Ганс (1994). «Мультиферроидные магнитоэлектрики». Сегнетоэлектрики . 162 (1): 317–338. Bibcode : 1994Fer...162..317S. doi : 10.1080/00150199408245120.
  14. ^ Спалдин, Никола А.; Чонг, Санг-Вук; Рамеш, Рамамурти (2010). «Мультиферроики: прошлое, настоящее и будущее». Physics Today . 63 (10): 38–43. Bibcode : 2010PhT....63j..38S. doi : 10.1063/1.3502547. hdl : 20.500.11850/190313 . S2CID  36755212.
  15. ^ Neaton, JB; Ederer, C.; Waghmare, UV; Spaldin, NA ; Rabe, KM (2005). "Изучение спонтанной поляризации в мультиферроике Bi Fe O 3 из первых принципов" (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.
  16. ^ Seshadri, R.; Hill, NA (2001). «Визуализация роли «неподеленных пар» Bi 6s в нецентральном искажении в ферромагнитном BiMnO 3». Chem. Mater . 13 (9): 2892–2899. doi :10.1021/cm010090m.
  17. ^ Шпанченко, Роман В.; Черная Виктория Владимировна; Цирлин, Александр Александрович; Чижов Павел С.; Скловский Дмитрий Евгеньевич; Антипов Евгений Владимирович; Хлыбов Евгений П.; Помякушин Владимир; Балагуров, Анатолий М. (01 августа 2004 г.). «Синтез, структура и свойства нового перовскита PbVO3». Химия материалов . 16 (17): 3267–3273. дои : 10.1021/cm049310x. ISSN  0897-4756.
  18. ^ Waghmare, UV; Spaldin, NA; Kandpal, HC; Seshadri, Ram (2003-03-17). "Первопринципные индикаторы металличности и смещенности катиона в халькогенидах каменной соли IV-VI двухвалентного Ge, Sn и Pb" (PDF) . Physical Review B. 67 ( 12): 125111. Bibcode : 2003PhRvB..67l5111W. doi : 10.1103/PhysRevB.67.125111.
  19. ^ Скотт, Дж. Ф. (1979). «Фазовые переходы в BaMnF 4». Reports on Progress in Physics . 42 (6): 1055–1084. Bibcode :1979RPPh...42.1055S. doi :10.1088/0034-4885/42/6/003. ISSN  0034-4885. S2CID  250886107.
  20. ^ Эдерер, Клод; Спалдин, Никола А. (2006-07-10). "Происхождение сегнетоэлектричества в мультиферроидных фторидах бария $\mathrm{Ba}M{\mathrm{F}}_{4}$: исследование первых принципов". Physical Review B . 74 (2): 024102. arXiv : cond-mat/0605042 . Bibcode :2006PhRvB..74b4102E. doi :10.1103/PhysRevB.74.024102. hdl :2262/31406. S2CID  16780156.
  21. ^ Йен Ф, Де ла Круз С, Лоренц Б, Галстян Е, Сан Ю, Господинов М, Чу CW (2007). «Магнитные фазовые диаграммы мультиферроика гексагонального RMnO 3 (R = Er, Yb, Tm и Ho)». Дж. Матер. Рез . 22 (8): 2163–2173. arXiv : 0705.3825 . Бибкод : 2007JMatR..22.2163Y. дои : 10.1557/JMR.2007.0271. S2CID  119171858.
  22. ^ Yen F, De la Cruz CR, Lorenz B, Sun YY, Wang YQ, Gospodinov MM, Chu CW (2005). "Низкотемпературные диэлектрические аномалии в HoMnO3: 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.
  23. ^ ab Brink, Jeroen van den; Khomskii, Daniel I. (2008). "Мультиферроичность из-за упорядочения заряда". Journal of Physics: Condensed Matter . 20 (43): 434217. arXiv : 0803.2964 . Bibcode : 2008JPCM...20Q4217V. doi : 10.1088/0953-8984/20/43/434217. ISSN  0953-8984. S2CID  1037678.
  24. ^ Икеда, Н.; и др. (2005). «Сегнетоэлектричество из упорядочения валентности железа в системе с фрустрированным зарядом LuFe 2 O 4 ». Nature . 436 (7054): 1136–1138. Bibcode :2005Natur.436.1136I. doi :10.1038/nature04039. PMID  16121175. S2CID  4408131.
  25. ^ де Гроот, Дж.; Мюллер, Т.; Розенберг, РА; Кивни, диджей; Ислам, З.; Ким, Дж.-В.; Ангст, М. (2012). «Порядок заряда в ${\mathrm{LuFe}}_{2}{\mathbf{O}}_{4}$: маловероятный путь к сегнетоэлектричеству». Письма о физических отзывах . 108 (18): 187601. arXiv : 1112.0978 . Бибкод : 2012PhRvL.108r7601D. doi : 10.1103/PhysRevLett.108.187601. PMID  22681119. S2CID  2539286.
  26. ^ Алекс, Марин; Цизе, Михаэль; Гессе, Дитрих; Эскуинази, Пабло; Ямаути, Кунихико; Фукусима, Тетсуя; Пикоцци, Сильвия; Гёзеле, Ульрих (2009-11-26). "Сегнетоэлектрическое переключение в тонких пленках мультиферроика магнетита (Fe3O4)". Advanced Materials . 21 (44): 4452–4455. Bibcode : 2009AdM....21.4452A. doi : 10.1002/adma.200901381. ISSN  1521-4095. S2CID  93229845.
  27. ^ Чонг, Санг-Вук; Мостовой, Максим (2007). «Мультиферроики: магнитный поворот для сегнетоэлектричества» (PDF) . Nature Materials . 6 (1): 13–20. Bibcode :2007NatMa...6...13C. doi :10.1038/nmat1804. hdl : 11370/f0777dfc-d0d7-4358-8337-c63e7ad007e7 . PMID  17199121. S2CID  23304200.
  28. ^ Ямаути, Кунихико; Фреймут, Франк; Блюгель, Стефан; Пикоцци, Сильвия (2008-07-02). "Магнитно-индуцированное сегнетоэлектричество в орторомбических 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.
  29. ^ Fennie, Craig J. (2006). "Магнитный и электрический фазовый контроль в эпитаксиальных кристаллах". Physical Review Letters . 97 (26): 267602. arXiv : cond-mat/0606664 . Bibcode : 2006PhRvL..97z7602F. doi : 10.1103/PhysRevLett.97.267602. PMID  17280465. S2CID  31929709.
  30. ^ Рущанский, КЗ; Камба, С.; Гоян, В.; Ванек П.; Савинов М.; Проклешка Ю.; Нужный, Д.; Книжек, К.; Лауфек, Ф. (2010). «Мультиферроик для поиска постоянного электрического дипольного момента электрона». Природные материалы . 9 (8): 649–654. arXiv : 1002.0376 . Бибкод : 2010NatMa...9..649R. дои : 10.1038/nmat2799. ISSN  1476-4660. ПМИД  20639893.
  31. ^ Мэй, Антонио Б.; Тан, Юнцзянь; Граб, Дженнифер Л.; Шуберт, Юрген; Ральф, Дэниел К.; Шлом, Даррелл Г. (2018-08-20). «Структурные, магнитные и транспортные свойства пленок Fe1−xRhx/MgO(001), выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии». Applied Physics Letters . 113 (8): 082403. Bibcode : 2018ApPhL.113h2403M. doi : 10.1063/1.5048303 . ISSN  0003-6951. S2CID  125662090.
  32. ^ Ван, Яо; Ху, Цзямянь; Линь, Юаньхуа; Нань, Се-Вэнь (2010). «Мультиферроидные магнитоэлектрические композитные наноструктуры». NPG Asia Materials . 2 (2): 61–68. doi : 10.1038/asiamat.2010.32 . ISSN  1884-4057.
  33. ^ Манди, Джулия; Мюллер, Дэвид А.; Шиффер, Питер; Фенни, Крейг Дж.; Рамеш, Рамамурти; Рэтклифф, Уильям Д.; Борчерс, Джулия А.; Шолл, Андреас; Аренхольц, Элке (2016). «Атомно-инженерные ферроидные слои дают магнитоэлектрический мультиферроик при комнатной температуре». Nature . 537 (7621): 523–527. Bibcode :2016Natur.537..523M. doi :10.1038/nature19343. ISSN  1476-4687. PMID  27652564. S2CID  205250429.
  34. ^ Хенрихс, Леонард Ф.; Сеспедес, Оскар; Беннетт, Джеймс; Ландерс, Иоахим; Саламон, Сома; Хойзер, Кристиан; Хансен, Томас; Хельбиг, Тим; Гутфляйш, Оливер (2016-04-01). «Мультиферроидные кластеры: новая перспектива для релаксорных мультиферроиков комнатной температуры». Advanced Functional Materials . 26 (13): 2111–2121. arXiv : 1602.08348 . Bibcode : 2016arXiv160208348H. doi : 10.1002/adfm.201503335. ISSN  1616-3028. S2CID  59018293.
  35. ^ Хенрикс, Леонард Ф.; Му, Сяоке; Шерер, Торстен; Герхардс, Ута; Шупплер, Стефан; Нагель, Питер; Мерц, Майкл; Кюбель, Кристиан; Фави, Мохаммед Х.; Хансен, Томас С.; Хан, Хорст (30 июля 2020 г.). «Впервые синтез магнитоэлектрического композита ядро-оболочка с помощью традиционной твердотельной реакции». Наномасштаб . 12 (29): 15677–15686. дои : 10.1039/D0NR02475A . ISSN  2040-3372. PMID  32729860. S2CID  220877750.
  36. ^ Keeney, Lynette; Maity, Tuhin; Schmidt, Michael; Amann, Andreas; Deepak, Nitin; Petkov, Nikolay; Roy, Saibal; Pemble, Martyn E.; Whatmore, Roger W. (2013-08-01). "Индуцированное магнитным полем сегнетоэлектрическое переключение в тонких пленках мультиферроика фазы Ауривиллиуса при комнатной температуре" (PDF) . Журнал Американского керамического общества . 96 (8): 2339–2357. doi :10.1111/jace.12467. hdl : 10468/2928 . ISSN  1551-2916.
  37. ^ Эванс, Д.М.; Шиллинг, А.; Кумар, Ашок; Санчес, Д.; Ортега, Н.; Арредондо, М.; Катияр, Р.С.; Грегг, Дж.М.; Скотт, Дж.Ф. (2013-02-26). "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. 
  38. ^ Jain, Prashant; Ramachandran, Vasanth; Clark, Ronald J.; Dong Zhou, Hai; Toby, Brian H.; Dalal, Naresh S.; Kroto, Harold W.; Cheetham, Anthony K. (2009). «Мультиферроидное поведение, связанное с переходом водородных связей порядок-беспорядок в металл-органических каркасах (MOF) с архитектурой перовскита ABX3». J. Am. Chem. Soc . 131 (38): 13625–13627. doi :10.1021/ja904156s. PMID  19725496.
  39. ^ Липенг Синь; Чжиин Чжан; Майкл А. Карпентер; Мин Чжан; Фэн Цзинь; Цинмин Чжан; Сяомин Ван; Вэйхуа Тан; Сяоцзе Лу (2018). «Связь деформаций и динамическая релаксация в молекулярном перовскитоподобном мультиферроиковом металл-органическом каркасе». Advanced Functional Materials . 28 (52): 1806013. doi :10.1002/adfm.201806013. S2CID  105476650.
  40. ^ ab Хомский, Даниэль (2009-03-09). "Тренд: Классификация мультиферроиков: Механизмы и эффекты". Физика . 2 : 20. Bibcode : 2009PhyOJ...2...20K. doi : 10.1103/physics.2.20 .
  41. ^ Ван Акен, Бас Б.; Пальстра, Томас ТМ; Филиппетти, Алессио; Спалдин, Никола А. (2004). «Происхождение сегнетоэлектричества в магнитоэлектрике YMnO3». Природные материалы . 3 (3): 164–170. Бибкод : 2004NatMa...3..164В. дои : 10.1038/nmat1080. hdl : 11370/7bb66ff3-c158-4b0d-bbdc-8c3e8d1178e8 . ISSN  1476-4660. PMID  14991018. S2CID  23513794.
  42. ^ Кимура, Т.; Гото, Т.; Шинтани, Х.; Ишизака, К.; Арима, Т.; Токура, Ю. (2003). «Магнитный контроль поляризации сегнетоэлектриков». Природа . 426 (6962): 55–58. Бибкод : 2003Natur.426...55K. дои : 10.1038/nature02018. ISSN  1476-4687. PMID  14603314. S2CID  205209892.
  43. ^ Ланг, М.; Лункенхаймер, П.; Мюллер, Дж.; Лойдл, А.; Хартманн, Б.; Хоанг, Нью-Хэмпшир; Гати, Э.; Шуберт, Х.; Шлютер, JA (июнь 2014 г.). "Мультиферроичность в изолирующей соли с переносом заряда Мотта$\kappa-(\rm BEDT-TTF)_2\rm Cu[\rm N(\rm CN)_2]\rm Cl$". Транзакции IEEE по магнетизму . 50 (6): 2296333. arXiv : 1311.2715 . Бибкод : 2014ITM....5096333L. дои : 10.1109/TMAG.2013.2296333. ISSN  0018-9464. S2CID  32798760.
  44. ^ Ramesh, R.; Huey, BD; Íñiguez, J.; Schlom, DG; Ralph, DC; Salahuddin, S.; Liu, Jian; Wang, C.; Clarkson, JD (декабрь 2014 г.). «Детерминированное переключение ферромагнетизма при комнатной температуре с использованием электрического поля». Nature . 516 (7531): 370–373. Bibcode :2014Natur.516..370H. doi :10.1038/nature14004. ISSN  1476-4687. PMID  25519134. S2CID  4401477.
  45. ^ Рамеш, Р.; Шлом, Д.Г.; Спалдин, Н.А.; Бокор, Дж.Б.; Салахуддин, С.; Кристен, HM; Ву, Дж.; Новаковски, Мэн; Сюй, С.Л. (07 января 2015 г.). «Модуляция большого удельного сопротивления в смешанных металлических системах». Природные коммуникации . 6 : 5959. Бибкод : 2015NatCo...6.5959L. дои : 10.1038/ncomms6959 . ISSN  2041-1723. ПМИД  25564764.
  46. ^ Gajek, M.; et al. (2007). «Туннельные соединения с мультиферроидными барьерами». Nature Materials . 6 (4): 296–302. Bibcode :2007NatMa...6..296G. doi :10.1038/nmat1860. PMID  17351615.
  47. ^ Binek, C.; et al. (2005). «Магнитоэлектроника с магнитоэлектриками». J. Phys. Condens. Matter . 17 (2): L39–L44. Bibcode : 2005JPCM...17L..39B. doi : 10.1088/0953-8984/17/2/l06. S2CID  122896031.
  48. ^ Nan, CW; et al. (2008). «Мультиферроидные магнитоэлектрические композиты: историческая перспектива, статус и будущие направления». J. Appl. Phys . 103 (3): 031101–031101–35. Bibcode :2008JAP...103c1101N. doi :10.1063/1.2836410. S2CID  51900508.
  49. ^ Спалдин, Никола А. (2017-04-11). «Мультиферроики: от космически больших до субатомно малых». Nature Reviews Materials . 2 (5): 17017. Bibcode : 2017NatRM...217017S. doi : 10.1038/natrevmats.2017.17.
  50. ^ Спалдин, NA; Лежайч, М.; Сушков, АО; Ламоро, СК; Экель, С.; Лауфек, Ф.; Книжек, К.; Нужный, Д.; Проклешка, Й. (2010). «Мультиферроик для поиска постоянного электрического дипольного момента электрона». Nature Materials . 9 (8): 649–654. arXiv : 1002.0376 . Bibcode :2010NatMa...9..649R. doi :10.1038/nmat2799. ISSN  1476-4660. PMID  20639893.
  51. ^ Мостовой, Максим; Спалдин, Никола А.; Делани, Крис Т.; Артюхин, Сергей (2014). «Теория Ландау топологических дефектов в мультиферроичных гексагональных манганитах». Nature Materials . 13 (1): 42–49. arXiv : 1204.4126 . Bibcode :2014NatMa..13...42A. doi :10.1038/nmat3786. ISSN  1476-4660. PMID  24162883. S2CID  20571608.
  52. ^ ab Гриффин, SM; Лилиенблюм, M.; Делани, KT; Кумагаи, Y.; Фибиг, M.; Спалдин, NA ​​(2012-12-27). "Масштабное поведение 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.
  53. ^ Чонг, С.-В.; Кирюхин, В.; Чой, Й.Дж.; Ли, С.; Чой, Т. (2009-04-03). «Переключаемый сегнетоэлектрический диод и фотоэлектрический эффект в BiFeO3». Science . 324 (5923): 63–66. Bibcode :2009Sci...324...63C. doi : 10.1126/science.1168636 . ISSN  1095-9203. PMID  19228998. S2CID  2292754.
  54. ^ Гао, Тонг (2015). "ОБЗОР: ПОЛУЧЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ ФЕРРИТА ВИСМУТА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНДУЦИРОВАННОМ ВИДИМЫМ СВЕТОМ ФОТОКАТАЛИЗЕ" (PDF) . Rev. Adv. Mater. Sci . 40 : 97.
  55. ^ Вагмаре, Шиваджи Д.; Джадхав, Виджайкумар В.; Гор, Шайм К.; Юн, Сог-Джун; Амбаде, Свапнил Б.; Локханде, Б.Дж.; Мане, Раджарам С.; Хан, Сон Хван (01 декабря 2012 г.). «Эффективная газовая чувствительность в смешанных микро (кубах) и нано (пластинах) структурах феррита висмута». Бюллетень исследования материалов . 47 (12): 4169–4173. doi : 10.1016/j.materresbull.2012.08.078. ISSN  0025-5408.
  56. ^ ab Nechache, R.; Harnagea, C.; Li, S.; Cardenas, L.; Huang, W.; Chakrabartty, J.; Rosei, F. (январь 2015 г.). «Настройка запрещенной зоны солнечных элементов на основе мультиферроидных оксидов». Nature Photonics . 9 (1): 61–67. Bibcode :2015NaPho...9...61N. doi :10.1038/nphoton.2014.255. ISSN  1749-4893. S2CID  4993632.
  57. ^ ab Юрашек, Доминик М.; Фехнер, Михаэль; Балацкий, Александр В.; Спалдин, Никола А. (2017-06-19). "Динамическая мультиферроичность". Physical Review Materials . 1 (1): 014401. arXiv : 1612.06331 . Bibcode : 2017PhRvM...1a4401J. doi : 10.1103/PhysRevMaterials.1.014401. S2CID  22853846.
  58. ^ Каваллери, А.; Мерлин, Р.; Кимель, АВ; Михайловский, Р.В.; Боссини, Д.; Фёрст, М.; Канталуппи, А.; Картелла, А.; Нова, ТФ (февраль 2017 г.). «Эффективное магнитное поле от оптически управляемых фононов». Nature Physics . 13 (2): 132–136. arXiv : 1512.06351 . Bibcode :2017NatPh..13..132N. doi :10.1038/nphys3925. ISSN  1745-2481. S2CID  43942062.
  59. ^ Katsura, Hosho; Balatsky, Alexander V.; Nagaosa, Naoto (2007-01-11). "Динамическая магнитоэлектрическая связь в спиральных магнитах". Physical Review Letters . 98 (2): 027203. arXiv : cond-mat/0602547 . Bibcode : 2007PhRvL..98b7203K. doi : 10.1103/PhysRevLett.98.027203. PMID  17358643. S2CID  15684858.
  60. ^ Ван дер Зиль, Дж. П.; Першан, П. С.; Мальмстром, Л. Д. (1965-08-02). «Оптически-индуцированная намагниченность, возникающая в результате обратного эффекта Фарадея». Physical Review Letters . 15 (5): 190–193. Bibcode : 1965PhRvL..15..190V. doi : 10.1103/PhysRevLett.15.190.
  61. ^ Даннетт, К.; Чжу, Дж.-Х.; Спалдин, Н.А.; Юричич, В.; Балацкий, А.В. (2019). «Динамическая мультиферроичность сегнетоэлектрической квантовой критической точки». Physical Review Letters . 122 (5): 057208. arXiv : 1808.05509 . Bibcode : 2019PhRvL.122e7208D. doi : 10.1103/PhysRevLett.122.057208. PMID  30822032. S2CID  73490385.
  62. ^ Джонсон, С. Л.; и др. (2012). "Фемтосекундная динамика коллинеарно-спирального антиферромагнитного фазового перехода в CuO". Phys. Rev. Lett . 108 (3): 037203. arXiv : 1106.6128 . Bibcode : 2012PhRvL.108c7203J. doi : 10.1103/PhysRevLett.108.037203. PMID  22400779. S2CID  2668145.
  63. ^ Кампфрат, Т.; и др. (2011). «Когерентное терагерцовое управление антиферромагнитными спиновыми волнами». Nat. Photonics . 5 (1): 31–34. Bibcode : 2011NaPho...5...31K. doi : 10.1038/nphoton.2010.259.
  64. ^ ДБ Литвин, Acta Crystallogr., A64, 316 (2008)
  65. ^ Heron, JT; et al. (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.
  66. ^ Seidel, J.; et al. (2009). «Проводимость доменных стенок в оксидных мультиферроиках». Nature Materials . 8 (3): 229–234. Bibcode :2009NatMa...8..229S. doi :10.1038/nmat2373. PMID  19169247.
  67. ^ Хоффманн, Т.; и др. (2011). "Визуализация магнитоэлектрического переключения в мультиферроике MnWO 4 с временным разрешением". Phys. Rev. B . 84 (18): 184404. arXiv : 1103.2066 . Bibcode :2011PhRvB..84r4404H. doi :10.1103/physrevb.84.184404. S2CID  119206332.
  68. ^ Salje, EKH (2010). «Мультиферроичные границы доменов как устройства активной памяти: траектории к проектированию границ доменов». ChemPhysChem . 11 (5): 940–950. doi :10.1002/cphc.200900943. PMID  20217888.
  69. ^ Varshney, D.; et al. (2011). «Влияние легирования участков A и B на структурные, тепловые и диэлектрические свойства керамики BiFeO3». J. Alloys Compd . 509 (33): 8421–8426. doi :10.1016/j.jallcom.2011.05.106.
  70. ^ Ван М и др. (май 2017 г.). «Улучшенные мультиферроидные свойства керамики YMnO3, изготовленной методом искрового плазменного спекания с низкотемпературной твердотельной реакцией». Материалы . 10 (5): 474. Bibcode : 2017Mate ...10..474W. doi : 10.3390/ma10050474 . PMC 5459049. PMID  28772832. 
  71. ^ abcdefg "NPTEL IITm" (PDF) . nptel.ac.in .
  72. ^ Михайлова Б, Господинов ММ, Гуттлер Г, Йен Ф, Литвинчук А.П., Илиев МН (2005). "Температурно-зависимые спектры Рамана HoMn 2 O 5 и TbMn 2 O 5 ". Phys. Rev. B . 71 (17): 172301. Bibcode :2005PhRvB..71q2301M. doi :10.1103/PhysRevB.71.172301.
  73. ^ Rovillain P, et al. (2010). "Магнитоэлектрические возбуждения в мультиферроике TbMnO3 с помощью комбинационного рассеяния". Phys. Rev. B. 81 ( 5): 054428. arXiv : 0908.0061 . Bibcode : 2010PhRvB..81e4428R. doi : 10.1103/PhysRevB.81.054428. S2CID  118430304.
  74. ^ Chaudhury RP, Yen F, Dela Cruz CR, Lorenz B, Wang YQ, Sun YY, Chu CW (2007). "Диаграмма давления-температуры мультиферроика Ni3V2O8" (PDF) . Phys. Rev. B . 75 (1): 012407. arXiv : cond-mat/0701576 . Bibcode :2007PhRvB..75a2407C. doi :10.1103/PhysRevB.75.012407. S2CID  117752707.
  75. ^ Кундис, Богдан; Саймон, Чарльз; Мартин, Кристин (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.
  76. ^ Jana R и др. (2015). «Прямое наблюдение возвратного мультиферроика CuO при высоких давлениях». arXiv : 1508.02874 [cond-mat.mtrl-sci].
  77. ^ Зайдель П. и др. (2017). «Структура и магнетизм в шпинели с нарушенной связью, ZnCr2Se4». Phys. Rev. B. 95 ( 13): 134401. arXiv : 1701.08227 . Bibcode : 2017PhRvB..95m4401Z. doi : 10.1103/PhysRevB.95.134401. S2CID  119502126.
  78. ^ Ясуи, Юкио и др. (2009). «Исследования мультиферроидной системы LiCu2O2: I. Характеристика образца и связь между магнитными свойствами и мультиферроидной природой». J. Phys. Soc. Jpn . 78 (8): 084720. arXiv : 0904.4014 . Bibcode : 2009JPSJ...78h4720Y. doi : 10.1143/JPSJ.78.084720. S2CID  118469216.
  79. ^ Ascher, E.; et al. (1966). "Некоторые свойства ферромагнитного никель-йодистого борацита, Ni3B7O13I". Журнал прикладной физики . 37 (3): 1404–1405. Bibcode : 1966JAP....37.1404A. doi : 10.1063/1.1708493.