铁性体中由挠磁效应引起的线性磁电耦合和铁电性

利用对称性理论，我们分析了所有90种磁学类别中的挠磁效应，并表明其中69种是挠磁性的。然后我们探讨了表面附近不可避免存在的对称性破缺如何改变局部对称性，从而改变挠磁张量的形式。从90种体磁学类别出发，针对001、010和100型表面切割，得到了所有可能的表面磁学类别（共19种）。结果表明，所有90种体磁学类别在表面附近都变为挠磁性、压磁性和压电性的。利用自由能方法，我们表明挠磁效应在纳米和块体材料中，在所有极化矢量和（反）磁化矢量由于外部或内部力而空间不均匀的空间区域，导致了一种新型的挠曲-磁电耦合。线性磁电耦合正比于（反）磁化梯度和极化梯度、挠电张量和挠磁张量的乘积，在纳米尺寸的铁电体-（反）铁磁体中显著，其中极化梯度和磁化梯度必然存在。由空间约束引起的自发磁电耦合在纳米尺寸的铁电体-（反）铁磁体中产生了与尺寸相关的线性磁电耦合。我们表明，挠磁效应可能通过线性和非线性磁电耦合在块体（反）铁磁体中导致非本征铁电性。不均匀的自发极化由（反）磁化梯度诱导，该梯度存在于所有极化变化且（反）磁化矢量改变方向的空间区域。该梯度可由表面影响以及外部应变（例如通过样品弯曲）诱导。