GaV4S8 中的多铁性与携带电极化的斯格明子
强关联电子
2015-11-18 v2
摘要
斯格明子是一种漩涡状的拓扑自旋对象，在未来的磁数据存储方面具有高潜力。一个基础性问题，无论对基础研究还是应用都至关重要，即铁电（FE）极化是否能与其磁织构相关联，以及这些对象是否能被电场操控。在此，我们研究了缺位尖晶石 GaV4S8 中磁性与电极化之间的相互作用，该材料在 44 K 发生与轨道有序相关的结构相变，并在 13 K 以下展现出复杂的磁相图，包括铁磁（FM）、螺旋型和 Néel 型斯格明子晶格（SkL）相。我们发现 GaV4S8 的轨道有序相是铁电的，具有约 1 {\mu}C/cm2 的显著极化。此外，我们在所有磁相中观察到了自旋驱动的超额极化，因此 GaV4S8 拥有三个不同的多铁相，具有共存的极性和磁有序。其中包括 SkL 相，我们预测在斯格明子核心附近 FE 极化存在强烈的空间调制。通过考虑磁有序相的晶体对称性和自旋图案，我们确定交换伸缩是每个多铁相中自旋驱动 FE 极化背后的主要微观机制。由于 GaV4S8 因其极性晶体结构和观测到的强磁电效应在已知的 SkL 宿主材料中独一无二，本研究是迈向斯格明子无耗散电场控制的重要一步。
引用
@article{arxiv.1504.00309,
title = {Multiferroicity and skyrmions carrying electric polarization in GaV4S8},
author = {E. Ruff and S. Widmann and P. Lunkenheimer and V. Tsurkan and S. Bordács and I. Kézsmárki and A. Loidl},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.00309},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 7 figures + 2 pages, 4 figures in Supplementary Materials. Revised version as accepted for publication in Science Advances