多鐵性實(shí)驗(yàn)上被發(fā)現(xiàn)以來(lái)引起了人們廣泛的興趣,因?yàn)槠湄S富的物理和潛在的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)多序參量的共存與耦合不僅可以提高材料的信息存儲(chǔ)密度和存儲(chǔ)效率,而且有益于探索強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的物理機(jī)制,以及凝聚態(tài)物理其它領(lǐng)域。多鐵性不僅包括磁電多鐵性,也包括磁彈性、電彈性等的共存與耦合。在多鐵性材料中,磁電多鐵性是研究的重點(diǎn)。自實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)擁有螺旋磁結(jié)構(gòu)的多鐵性鈣鈦礦材料PbMnO₃及其磁場(chǎng)調(diào)控電性以來(lái),更多的磁性多鐵性材料已被發(fā)現(xiàn)。磁性耦合于電性或電性耦合于磁性的困難在于磁性與電性本身的起源排斥性。包括在1957年Dzyaloshinskii和Moriya提出的傳統(tǒng)Dzyaloshinskii-Moriya(DM)機(jī)制,理論上的突破是2005年到2006年相繼提出的基于自旋-軌道耦合的Katsura-Nagaosa-Balatsky機(jī)制和反DM效應(yīng)�；谧孕�-軌道耦合效應(yīng)的這一機(jī)制用于解釋實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的很多磁性鐵電性材料的微觀機(jī)制及其內(nèi)在本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磁性耦合于電性所誘導(dǎo)的電極化強(qiáng)度明顯偏小,遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的鐵電材料和磁約束產(chǎn)生的電極化強(qiáng)度,尤其是相變溫度很低(遠(yuǎn)低于室溫)。這就需要新的理論去理解...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1時(shí)間、空間反演對(duì)稱(chēng)性與鐵性[31]

例如多相多鐵性材料BiFeO3[28]，鐵電相變溫度很高約為800K,而磁性相變溫度110卻很低。很明顯，對(duì)于耦合的單相多鐵性材料來(lái)說(shuō)，誘導(dǎo)出的電疇完全依賴(lài)于自序，這與純鐵電性材料對(duì)稱(chēng)性破缺有異曲同工之處。鐵電材料的對(duì)稱(chēng)性破缺是空反演對(duì)稱(chēng)性破缺，依賴(lài)于晶體系統(tǒng)。這樣使得原先不具....

圖1.2對(duì)稱(chēng)性與序參量[29]

如圖1.2所示。從圖中我們也能看到電性這里手性是手性磁體或其他與手性相關(guān)的源。對(duì)于磁源，自旋磁矩或磁偶極子和軌道磁矩。軌道磁矩一般-軌道耦合不同于自旋磁矩與軌道磁矩的作用。提到偶磁交換。另外，自旋-軌道耦合也不一定會(huì)導(dǎo)致DM效由于電子軌道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)與電子自旋耦合，表....

圖1.3多鐵性相互作用[30]

圖1.3多鐵性相互作用[30]。例如磁場(chǎng)B調(diào)控電極化強(qiáng)度P。磁性與電性是否有共同的源，磁性多鐵性材料可以簡(jiǎn)單劃分為兩和Type-II多鐵性材料，或稱(chēng)為正規(guī)和非正規(guī)多鐵性。關(guān)于電場(chǎng)或，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)很多，但是理論研究嚴(yán)重滯后。正規(guī)的磁性多鐵性材不同的源，如前面提到的....

圖1.4多鐵性微觀機(jī)制原理圖

華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文磁基礎(chǔ)上還存在一個(gè)非公度長(zhǎng)周期的正弦自旋調(diào)制結(jié)構(gòu)，其周期約為62nm。由于在體材料中磁性較弱，磁矩會(huì)相互抵消掉。如材料尺寸小于調(diào)制波長(zhǎng)，則磁矩不會(huì)完全抵消，會(huì)顯示弱的磁性。實(shí)驗(yàn)上也觀測(cè)到鐵電疇與反鐵磁疇的耦合效應(yīng)，而且電場(chǎng)能夠翻轉(zhuǎn)....

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