Mn$_{1-x}$Co$_x$WO$_4$ 的复杂多铁相图

通过磁性、热容和极化实验研究了 Mn$_{1-x}$Co$_{x}$WO$_4$ 单晶的完整磁性和多铁相图。我们表明，在多铁态中，铁电极化 $\overrightarrow{P}$ 随 Co 含量 x 的增加突然改变方向两次。在 x$_{c1}$=0.075 时，$\overrightarrow{P}$ 从 $b-$轴旋转到 $a-c$ 平面，而在 x$_{c2}$=0.15 时又翻转回 $b-$轴。多重极化翻转的起源被确定为 Co 各向异性对自旋螺旋取向和形状的影响，导致相应相中极化幅度减小而引起的热力学不稳定性。通过考虑连接磁性离子的链内（$c-$轴）以及链间（$a-$轴）交换路径，推导出了铁电极化的定性描述。在狭窄的 Co 浓度范围 (0.1$\leq$x$\leq$0.15) 内，发现了一个夹在高温共线相和低温螺旋相之间的中间相。新相表现出与 MnWO$_4$ 低温磁结构相似的共线和公度自旋调制。