具有应变可调磁序和磁电耦合的 I 型多铁性材料 VHfO₄
材料科学
2025-08-15 v1 计算物理
摘要
受钒基铁磁体和 HfO₂ 基铁电体互补性质的启发，我们通过在 HfO₂ 的铁电相 中用 V⁴⁺ 进行 50% 的 Hf⁴⁺ 取代，提出了一种新型多铁性氧化物 VHfO₄。第一性原理 DFT 计算表明，类 的 VHfO₄ 相表现出动力学稳定性以及共存的铁性序：与 HfO₂ 相当的可观铁电极化和 V 驱动的磁性。并行回火蒙特卡罗模拟确定了反铁磁基态，而应变工程则实现了可调的磁电耦合。双轴面内应变诱导出四种磁态：层内 FM/层间 AFM、层内 AFM/层间 FM、类螺旋非共线序以及离散交替自旋排列。关键的是， 轴应变可调制磁性能量景观，展示了磁性的机电控制。这项工作将 VHfO₄ 确立为一种 I 型多铁性材料，具有共存的原子尺度铁性起源和应变可调的交叉耦合，为电压调控自旋电子学器件提供了一个平台。
引用
@article{arxiv.2508.10380,
title = {Type-I Multiferroic VHfO$_4$ with Strain-Switchable Magnetic Orders and Magnetoelectric Coupling},
author = {Qisheng Yu and Boyu Liu and Hongjun Xiang and Shi Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.10380},
year = {2025}
}