多鐵材料通常是指在一個相中同時具有兩種或兩種以上基本鐵序（包括鐵電序、鐵磁序、鐵彈序等）的材料,它涉及到豐富的物理機制,并且有著廣泛的應用前景。從1960年發(fā)現第一種磁電型多鐵材料Cr₂O₃至今,該領域已發(fā)展了50多年,期間幾經起伏。主要原因在于鐵電性和鐵磁性的內稟互斥性,一是鐵電材料通常是半導體或絕緣體,而磁性材料通常是金屬;二是制約鐵電性和鐵磁性共存的“d⁰規(guī)則”。過去多鐵材料的研究主要集中于塊體的鈣鈦礦型結構,一個成功的例子是鈣鈦礦結構氧化物鐵酸鉍（BiFeO₃）,然而這類塊體的多體材料通常表現出反鐵磁性,這限制了其應用。另一方面,“摩爾定律”的放緩,使得產業(yè)界對多功能器件的小型化和集成化有著越來越高的要求。但是,因為有限尺寸效應、退極化場和電荷屏蔽效應的制約,傳統的鈣鈦礦結構鐵電體/多鐵體的小型化遇到了嚴重的阻礙。這使得人們把注意力越來越多地放在低維材料上。與體材料相比,低維材料（以二維材料為主）在器件的小型化和集成化方面具有天然的優(yōu)勢。另外,低維材料因為維度的降低更容易出現空間對稱性破缺,... 

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|(a)使用TB-LMTO密度泛函理論代碼計算鐵電BiFeO3在局域自旋態(tài)密度近似下的電子局域化函數[4]

華 中 科 技 大 學 博 士 學 位 論 文另一個鐵磁層通過交換偏置進行耦合，我們最終可以實現電控磁[30-31]。圖 1-5（示了反鐵磁性與鐵電性的耦合[29]。旋轉 180°的鐵電極化對材料的結構形變和磁化沒有影響。然而，71°和 109°的極化旋轉改變了易磁化面，從而改變了反鐵磁疇amesh 小組隨后演示了交換偏置耦合的 FeCo 層的電場開關[31]，如圖 1-5（b）所電場使得 BiFeO3中的鐵電性發(fā)生翻轉時，沉積在 BiFeO3頂部的鐵磁性 FeCo 薄重新定向其磁性。

華 中 科 技 大 學 博 士 學 位 論 文1.2.2 低維多鐵材料的研究進展雖然低維材料從理論到實驗已經有了長足的發(fā)展，但是低維多鐵材料的研究工作也只是從最近幾年才開始出現。Ting 等人在綜述“Progress and prospects inlow-dimensional multiferroic materials”[6]中對相關工作做了較為完整的總結。如表 1-3所示，作者列舉了比較有代表性的部分低維多鐵材料[99, 103-109]，以及各自的極化值、方向、磁矩、鐵電翻轉勢壘和居里溫度。其中就包含我個人的通過質子摻雜誘導多鐵性（Two-dimensional metal-free organic multiferroic material for design of multifunctionalintegrated circuits）[105]的工作。作者所列舉的幾種二維多鐵材料中，除了 Hf2VC2F2為Ⅱ型多鐵[109]，其余的都為Ⅰ型（見“1.1.5 多鐵的分類”）。表 1-3[6]|低維多鐵材料的概述。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]磁電異質結及器件應用[J]. 楊娜娜,陳軒,汪堯進.  物理學報. 2018(15)
[2]多鐵材料[J]. 李曉光,南策文.  科學觀察. 2018(02)
[3]多鐵性材料研究進展及發(fā)展方向[J]. 南策文.  中國科學:技術科學. 2015(04)



本文編號：3228238