多鐵材料通常是指在一個(gè)相中同時(shí)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(jī)制,并且有著廣泛的應(yīng)用前景。從1960年發(fā)現(xiàn)第一種磁電型多鐵材料Cr₂O₃至今,該領(lǐng)域已發(fā)展了50多年,期間幾經(jīng)起伏。主要原因在于鐵電性和鐵磁性的內(nèi)稟互斥性,一是鐵電材料通常是半導(dǎo)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(guò)去多鐵材料的研究主要集中于塊體的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu),一個(gè)成功的例子是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物鐵酸鉍（BiFeO₃）,然而這類(lèi)塊體的多體材料通常表現(xiàn)出反鐵磁性,這限制了其應(yīng)用。另一方面,“摩爾定律”的放緩,使得產(chǎn)業(yè)界對(duì)多功能器件的小型化和集成化有著越來(lái)越高的要求。但是,因?yàn)橛邢蕹叽缧?yīng)、退極化場(chǎng)和電荷屏蔽效應(yīng)的制約,傳統(tǒng)的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電體/多鐵體的小型化遇到了嚴(yán)重的阻礙。這使得人們把注意力越來(lái)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(shì)。另外,低維材料因?yàn)榫S度的降低更容易出現(xiàn)空間對(duì)稱(chēng)性破缺,... 

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【部分圖文】：

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

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文另一個(gè)鐵磁層通過(guò)交換偏置進(jìn)行耦合，我們最終可以實(shí)現(xiàn)電控磁[30-31]。圖 1-5（示了反鐵磁性與鐵電性的耦合[29]。旋轉(zhuǎn) 180°的鐵電極化對(duì)材料的結(jié)構(gòu)形變和磁化沒(méi)有影響。然而，71°和 109°的極化旋轉(zhuǎn)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(chǎng)開(kāi)關(guān)[31]，如圖 1-5（b）所電場(chǎng)使得 BiFeO3中的鐵電性發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，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(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文1.2.2 低維多鐵材料的研究進(jìn)展雖然低維材料從理論到實(shí)驗(yàn)已經(jīng)有了長(zhǎng)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(kāi)始出現(xiàn)。Ting 等人在綜述“Progress and prospects inlow-dimensional multiferroic materials”[6]中對(duì)相關(guān)工作做了較為完整的總結(jié)。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(zhuǎn)勢(shì)壘和居里溫度。其中就包含我個(gè)人的通過(guò)質(zhì)子摻雜誘導(dǎo)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(jiàn)“1.1.5 多鐵的分類(lèi)”）。表 1-3[6]|低維多鐵材料的概述。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]磁電異質(zhì)結(jié)及器件應(yīng)用[J]. 楊娜娜,陳軒,汪堯進(jìn).  物理學(xué)報(bào). 2018(15)
[2]多鐵材料[J]. 李曉光,南策文.  科學(xué)觀(guān)察. 2018(02)
[3]多鐵性材料研究進(jìn)展及發(fā)展方向[J]. 南策文.  中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2015(04)



本文編號(hào)：3228238