由东京工业大学制作
学分:东京工业大学
铁电的微观方面通常与极性原子位移有关，极性原子位移破坏了晶体的反转对称性，导致非零的净电偶极矩
然而，有一类特殊的磁性材料被称为多铁性材料，在这类材料中，反转对称的破坏是由稳定在另一种晶体中心对称晶格中的磁序引起的
磁感应极化可以显示出与底层磁织构的复杂磁电耦合形式，其实际实现是新一代电子器件实现铁电性能和磁性交叉控制的关键方向之一
因此，理解多铁性的微观起源是一个具有根本和实际重要性的首要目标
大约20年前，磁感应极化的唯象自旋电流理论被提出，这是我们对螺旋磁体中多铁性活动认识的一大进步
然而，这一理论在很大程度上仍然是唯象的，并且经常无法解释在真实材料中实现的各种可能的多铁性情况，在某些情况下导致对其微观起源的严重误解
东京理工大学的研究团队与国立材料科学研究所和千叶大学合作，从更广泛的理论角度解决了与中心对称材料中出现的极化相关的问题
从电子哈伯德模型出发，该模型捕捉了磁性绝缘体的基本物理特性，作者提出了一个透明的极化玩具理论，揭示了它与材料磁性结构的一般耦合
基于一般的对称性论点，他们考虑了位于单键每个磁性位置的自旋轨道耦合Kramers电子态对，并导出了一个不变量，该不变量与自旋电流耦合，即使当键是中心对称时也保持有限，从而允许非共线自旋的有限极化(图1)
“类似于将系统能量与磁矩方向联系起来的自旋晶格模型，我们的研究显示了电子模型到对应的极化模型的严格映射，其性质最终由底层电子状态的对称性决定，”Dr
东京理工大学的谢尔盖·尼古拉耶夫
图1
自旋螺旋结构的例子
反转对称性I可以被磁序引起的极化打破，其与磁矩的耦合可以具有复杂的形式
学分:东京工业大学 重要的是，作者表明，通常用于分析螺旋多铁性的唯象自旋流理论，可以被视为本研究中提出的更一般的自旋流理论的特例，并且只对某些Kramers态的对称性是正确的
“我们明确表明，材料特有的对称性可以导致不同形式的磁电耦合，从而为多铁性的分析提供了令人信服的替代方案，”Dr
国家材料科学研究所的伊戈尔·索洛维耶夫
该研究的主要发现与第一性原理计算相结合，并应用于一系列螺旋磁体，以证明广义自旋电流理论如何有效地帮助合理化多铁性材料的特性
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
