共存铁磁与铁电序的多铁性材料为电控磁提供了一个有效手段。虽然多铁性的研究可以追溯至上个世纪50年代,但在近几年中,理论探索、材料合成与表征技术方面的关键性发现又引起发了研究这类材料新一波的兴趣。材料的多铁性起源于不同的机制,如孤电子对、几何、电荷有序以及自旋相关效应等。如今多铁性的研究已经转移到了相关邻近的领域。主要关注多铁性薄膜异质结,器件构造,畴结构以及界面效应。多铁性材料的一个关键特点是破坏空间反演对称性,这直接决定了多铁性材料的性能。此外,有些方面的研究还未受到相应的重视,如多铁性的非平衡动力学研究,这些研究将定义这个领域的未来。
苏黎世联邦理工学院的Manfred Fiebig(通讯作者),Thomas Lottermoser,Dennis Meier和Morgan Trassin在Nature reviews materials发表了题为“The evolution of multiferroics”的综述文章。该综述首先简单介绍了多铁性材料的发展历程。归纳了允许铁磁与铁电序共存的可能机制,并且评价了其磁电耦合效应的强弱。然后讨论了多铁性异质结和界面引起的各种功能特性,多铁性材料的畴与畴壁结构。提出应更多关注多铁性材料的非平衡动力学、对称性等方面的研究。最后总结了多铁性领域目前存在的主要问题与未来的发展方向。
综述地址:ETH Zurich,Manfred Fiebig,Thomas Lottermoser,Dennis Meier,Morgan Trassin,Nature Reviews Materials, 2016, 1(8): 16046. DOI:10.1038/natrevmats.2016.46
该综述提到的一些重要的参考文献:
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2.Schmid, H. Multi-ferroic magnetoelectrics. Ferroelectrics 162, 317–338 (1994).这篇文献确定了许多多铁性材料研究的术语与基本概念。
3.Fiebig, M., Lottermoser, T., Fröhlich, D., Goltsev, A. V. & Pisarev, R. V. Observation of coupled magnetic and electric domains. Nature 419, 818–820 (2002). 首篇关于第I类多铁性材料中多铁性畴壁和磁电畴耦合效应的文献。
4.Kimura, T. et al. Magnetic control of ferroelectric polarization. Nature 426, 55–58 (2003). 这篇文献在第II类多铁性材料中观察到了巨大的磁电耦合效应。
5.Wang, J. et al. Epitaxial BiFeO3multiferroic thin film heterostructures. Science 299, 1719–1722 (2003). 铁酸铋多铁性薄膜的首篇工作。
6.Katsura, H., Nagaosa, N. & Balatsky, A. V. Spin current and magnetoelectric effect in noncollinear magnets. Phys. Rev. Lett. 95, 057205 (2005). 首篇在理论上解释铁磁诱发铁电的文献。
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10.Pimenov, a. et al. Possible evidence for electromagnons in multiferroic manganites. Nat. Phys. 2, 97–100 (2006). 这篇文献确定了多铁性材料基态的磁电激发。