多铁性六方锰氧化物中拓扑缺陷的朗道理论

具有自发破缺对称性的有序态中的拓扑缺陷通常表现出不寻常的物理性质，例如分数电荷或量子化的磁场通量，这些性质源于其非平庸的拓扑。在具有多种共存序的系统中，耦合的拓扑缺陷会产生非常规的功能性，例如多铁性材料中由于铁电畴壁与铁磁畴壁之间的耦合而实现的电场对磁化的控制。六方锰氧化物提供了一个额外的自由度：在这些材料中，铁电性和磁性都与一个额外的、非铁电的结构序参量相耦合。在此，我们基于朗道理论，并利用第一性原理计算确定的参数，对六方锰氧化物中的拓扑缺陷进行了理论研究。我们解释了在结构畴边界处观测到的电极化翻转、观测到的离散涡旋的起源，以及铁电畴壁与反铁磁畴壁之间的钳制效应。我们证明了结构涡旋会诱导出磁性涡旋，并且与最近的实验报道一致，铁电畴壁可以携带磁矩。