偏离 Landau 理论的类火山型铁电相变

我们预测了极化或磁化随温度呈 class volcano-like 依赖的异常行为，其最大值位于 elevated temperature，区别于 classical model 基于 Landau 理论的预测。一种情况是具有 long ion 位移和 quantized polarizations 的铁电性质，这类极化无法用于 expansion in Landau model，其 switching pathway 涉及 various metastable phases，其中 polar phase 在 energy 和 entropy 方面均高于 non-polar phase。另一种情况是 two opposite spin lattices exchange constants 不同的 compensated antiferromagnets。这种差异可用于独特的 temperature differentiated multiferroicity，其中 large magnetizations 可在 ferroelectric switching between two Curie temperature 时被反转——在交替的半部分 spins 处于 paramagnetic state 的情况下。我们通过 first-principles calculations 在几个典型系统上演示了这些提议，包括以 Ag 离子或金属分子夹层的磁性双层材料。