基于氢离子的磁电耦合：氨基硫酸盐中的磁性现象
材料科学
2024-05-16 v1
摘要
大多数铁电晶体都有自己独特的特性，氨基硫酸盐 (NH)SO 亦是如此。我们报告了氨基硫酸盐中两个此前未被识别的特征：1) 介电常数测量显示，在 Curie 温度 = 223 K 处，存在至少两个连续相变；2) 在 处发现磁抗力明显的阶跃型异常。为解释这些结果，我们考虑到 NH 四面体由于其快速的二面角翻转和畸变几何形成，导致其磁偶极矩和电偶极矩之间存在此前未被识别的线性耦合。磁矩非常小，每个 二面角翻转涉及三个氢离子 (H) 的轨道运动，其磁矩为 0.0016 。尽管如此，铜电相中仍存在短程关联，因为磁矩受制于只能沿 14 个可能的方向之一 due to 结构和周期性势阱的对称性。 在 ， 二面角翻转（涉及四个氢离子）不再具有能量可行性，因此自由度的减少到 8 进一步放大了磁相互作用的效应。这触发了轨道磁矩在 平面上形成反铁磁有序配置，通过 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用，最终略向 轴方向倾斜。由于存在两种不可辨认的 NH 基团以不同频率进行温度依赖的翻转，且翻转程度不同，所出现的极性相为铁铁电性。
引用
@article{arxiv.2405.03171,
title = {Magnetoelectric Coupling Based on Protons in Ammonium Sulfate},
author = {Lei Meng and Chen He and Fei Yen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.03171},
year = {2024}
}
备注
Manuscript + Supporting Information (19 + 2 pages, 6 + 2 figures)