通过外延应变在多铁性 BiFeO$_3$ 中调控磁畴壁能
材料科学
2023-11-23 v1 计算物理
摘要
外延应变已成为调控多铁性钙钛矿氧化物等功能材料中磁性与铁电性质的强有力工具。在此，我们利用第一性原理计算探究反铁磁多铁性 BiFeO（BFO）——未来技术中最具前景的多铁性材料之一——中磁相互作用的演化。BFO(001) 取向薄膜中的外延应变在 之间变化。我们发现交换相互作用与 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用（DMI）的强度均从压缩应变到拉伸应变线性减小，而单轴磁晶各向异性呈抛物线行为，消除了块体 BFO 的 (111) 易面的能量简并。由磁相互作用的趋势，我们可解释实验中观测到的压缩应变下由于各向异性能增加而导致的螺旋序破坏。对于拉伸应变，我们预测基态作为应变的函数保持不变。借助畴壁（DW）能，我们构想出孤立手性磁织构可能作为应变函数出现的区域，即 DW 能与自旋螺旋能相等的区域。这一在 至 应变之间的转变应允许拓扑稳定的磁态如反铁磁 skyrmion 与 meron 出现。因此，我们的工作应引发该应变范围内的实验与理论研究。
引用
@article{arxiv.2311.13215,
title = {Engineering magnetic domain wall energies in multiferroic BiFeO$_3$ via epitaxial strain},
author = {Sebastian Meyer and Bin Xu and Laurent Bellaiche and Bertrand Dupé},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.13215},
year = {2023}
}