金属氧化物及金属有机框架材料多铁性的理论研究

发布时间：2024-02-13 19:15

　　多铁性实验上被发现以来引起了人们广泛的兴趣,因为其丰富的物理和潜在的应用。实现多序参量的共存与耦合不仅可以提高材料的信息存储密度和存储效率,而且有益于探索强关联系统的物理机制,以及凝聚态物理其它领域。多铁性不仅包括磁电多铁性,也包括磁弹性、电弹性等的共存与耦合。在多铁性材料中,磁电多铁性是研究的重点。自实验上发现拥有螺旋磁结构的多铁性钙钛矿材料PbMnO₃及其磁场调控电性以来,更多的磁性多铁性材料已被发现。磁性耦合于电性或电性耦合于磁性的困难在于磁性与电性本身的起源排斥性。包括在1957年Dzyaloshinskii和Moriya提出的传统Dzyaloshinskii-Moriya(DM)机制,理论上的突破是2005年到2006年相继提出的基于自旋-轨道耦合的Katsura-Nagaosa-Balatsky机制和反DM效应。基于自旋-轨道耦合效应的这一机制用于解释实验发现的很多磁性铁电性材料的微观机制及其内在本质。实验发现磁性耦合于电性所诱导的电极化强度明显偏小,远低于传统的铁电材料和磁约束产生的电极化强度,尤其是相变温度很低(远低于室温)。这就需要新的理论去理解...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1时间、空间反演对称性与铁性[31]

例如多相多铁性材料BiFeO3[28]，铁电相变温度很高约为800K,而磁性相变温度110却很低。很明显，对于耦合的单相多铁性材料来说，诱导出的电畴完全依赖于自序，这与纯铁电性材料对称性破缺有异曲同工之处。铁电材料的对称性破缺是空反演对称性破缺，依赖于晶体系统。这样使得原先不具....

图1.2对称性与序参量[29]

如图1.2所示。从图中我们也能看到电性这里手性是手性磁体或其他与手性相关的源。对于磁源，自旋磁矩或磁偶极子和轨道磁矩。轨道磁矩一般-轨道耦合不同于自旋磁矩与轨道磁矩的作用。提到偶磁交换。另外，自旋-轨道耦合也不一定会导致DM效由于电子轨道运动产生的磁场与电子自旋耦合，表....

图1.3多铁性相互作用[30]

图1.3多铁性相互作用[30]。例如磁场B调控电极化强度P。磁性与电性是否有共同的源，磁性多铁性材料可以简单划分为两和Type-II多铁性材料，或称为正规和非正规多铁性。关于电场或，实验发现很多，但是理论研究严重滞后。正规的磁性多铁性材不同的源，如前面提到的....

图1.4多铁性微观机制原理图

华中科技大学博士学位论文磁基础上还存在一个非公度长周期的正弦自旋调制结构，其周期约为62nm。由于在体材料中磁性较弱，磁矩会相互抵消掉。如材料尺寸小于调制波长，则磁矩不会完全抵消，会显示弱的磁性。实验上也观测到铁电畴与反铁磁畴的耦合效应，而且电场能够翻转....

本文编号：3897068