多铁性化合物的高压合成和性质研究
 （ The muitiferroic BiMnO3: high pressure synthesis, properties )

 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Z. H. Chi et al., J Appl. Phys.98, 103519 (2005)

        磁电多铁性体 (magnetoelectric multiferroics) ，是指兼具磁性有序 ( 包括铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性以及由反铁磁自旋倾斜导致的弱铁磁性 ) 和铁电有序的磁电材料，是相对于初级铁性体 (primary ferroic) 而言的。铁电体 (ferroelectric) ，铁磁体 (ferromagnetic) 和铁弹体 (ferroelastic) 是三种已知的初级铁性体，对应的序参数 (order parameter) 分别是自发极化，自发磁化和自发应变，在各自的相变临界温度都伴随序参数的出现或消失并发生对称性破缺。其中铁电体和铁磁体在信息存储电子学器件方面都获得了广泛的应用，字节 “ 0 ” 和 “ 1 ” 分别可以利用电偶极子 (dipole) 和自旋 (spin) 的两个相反的取向来表示，如此以来，外电场和外磁场可以实现数据信息的读 / 写功能。 磁电效应 (magnetoelectric effect) ，即外磁场诱发电极化或外电场诱发磁化是所有磁电材料的内禀属性。描述磁电效应的参数是所谓的磁电系数 (ME) H 和 (ME) E ，分别表示由磁场和电场产生的磁电效应。由于铁磁性和铁电性共存，铁电磁体同时具有自发磁化和自发极化两个序参数，在外电场或外磁场的作用下，磁化和极化的方向可以反转。而且由于磁电效应造成磁化矢量和极化矢量之间存在强的耦合作用，换言之，外电场可以改变材料的磁化状态，同样外磁场可以改变其极化状态，这就为新型自旋电子学器件的设计提供了一个新的自由度。铁电磁体不仅具有铁电体和铁磁体的基本性能，而且由于其介电性能和磁性能之间的强耦合作用，它的应用前景是十分诱人的，包括基于磁 / 电信息存储及转换的电子学器件，电场控制的铁磁共振器件和具有磁场调制压电特性的传感器。除了应用方面的巨大潜力，铁电磁体背后潜在的物理机制也是有待深入研究的一个新兴课题。