《鉍系鈣鈦礦型多鐵體磁電耦合起源的理論研究》是依託華東師範大學，由段純剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鉍系鈣鈦礦型多鐵體磁電耦合起源的理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：段純剛
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以鐵酸鉍（BiFeO3，BFO）為代表的鉍系鈣鈦礦氧化物是為數不多的能工作在室溫下的多鐵體。然而在此類材料中，傳統上認為其鐵電性和磁性具有不同起源，因而不會具有很強的磁電耦合，所以目前對其磁電耦合效應研究的投入十分有限。我們最近的研究表明，在反鐵磁材料中，超交換作用是有利於體系形成鐵電相的，因而在BFO中，磁性很有可能和鐵電性緊密關聯，而這也能解釋目前在該類材料中觀察到的一些奇特實驗現象，如BFO中反鐵磁易磁化軸和電極化方向強烈耦合等。在本項目中，我們擬通過系統的理論研究，包括基於密度泛函的第一性原理計算、動態平均場理論、蒙特卡洛模擬及模型解析等手段，確定磁性對鉍系鈣鈦礦型多鐵體的鐵電性的貢獻，並將重點研究自旋軌道耦合效應對該類材料物性的影響，從而確定其中的磁電耦合機理。該研究對探索鐵電性的不同起源，理解和控制反鐵磁材料中的磁電耦合，以及將鉍系鈣鈦礦型多鐵體推向實用化具有重要意義。
結題摘要
以鐵酸鉍（BiFeO3，BFO）為代表的鉍系鈣鈦礦氧化物是為數不多的能工作在室溫下的多鐵體。然而傳統上認為該類材料中鐵電性和磁性具有不同起源，因而不會具有很強的磁電耦合。本項目對該類材料的磁電耦合起源進行了系統研究，取得了如下相關研究成果：1、我們發現磁性體系中近程磁交換作用有利於誘導鐵電性；2、具有孤立電子對的體系(如PbTiO3)中A位離子p電子對鐵電形成影響很大，而如果不考慮弛豫孤立電子對卻對體系的總極化起負貢獻，而且影響相對較小；3、在理論研究基礎上，製備出高質量的Bi2FeMnO6雙鈣鈦礦超晶格結構，即在（111）方向上實現了Fe和Mn離子的交替排列，並發現了自旋玻璃和鐵電相共存的有趣現象。本研究顛覆了之前對BFO類材料磁電起源的理解，對探索鐵電性的不同起源，理解和控制反鐵磁材料中的磁電耦合，以及將鉍系鈣鈦礦型多鐵體推向實用化具有重要意義。
