通过Sr掺杂调控CaMn$_7$O$_{12}$中的电极化：基于交换压缩作用

显示强磁学诱导极化的磁电（ME）材料因其在自旋电子器件和各种快速电气控制磁性器件中的潜在应用而引起广泛关注。CaMn$_7$O$_{12}$（CMO）因其巨大的自旋诱导铁电极化而居于突出地位。然而，CMO中诱导电极化的起源仍高度有争议，持续是争议的焦点。本文通过室温X射线粉末衍射（XRPD）、温度依赖磁化率和热刺激去极化电流（TSDC）测量，提供了通过修改CMO中的交换压缩作用来调控磁学诱导极化的实验证据。我们的发现表明，靠近第一次磁相转变（$T_N1 \sim 90$ K）处观察到的大而宽的电流峰，表明TSDC密度来自外在热刺激去极化过程以及来自磁学诱导极化变化的本征热电流。我们认为，CMO中诱导电极化的减少源于由于Sr掺杂导致Mn$^{3+}$--O--Mn$^{4+}$键角增大，从而削弱了交换压缩作用。与此同时，齐迈洛夫斯基-摩尔亚（Dzyaloshinskii-Moriya, DM）效应决定了诱导电极化的方向。我们的结果为理解CMO及类似具有复杂磁构象的化合物中巨大的诱导极化提供了启示。