六角 (Lu, Sc)FeO3 中的涡旋铁电畴、大环弱铁磁畴及其解耦

Kai Du; Bin Gao; Yazhong Wang; Xianghan Xu; Jaewook Kim; Rongwei Hu; Fei-Ting Huang; Sang-Wook Cheong

doi:10.1038/s41535-018-0106-3

六角 (Lu, Sc)FeO3 中的涡旋铁电畴、大环弱铁磁畴及其解耦

材料科学 2018-07-09 v2

作者: Kai Du , Bin Gao , Yazhong Wang , Xianghan Xu , Jaewook Kim , Rongwei Hu , Fei-Ting Huang , Sang-Wook Cheong

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摘要

自发铁电极化与净磁矩的直接畴耦合可产生巨磁电(ME)耦合，这是实现多铁性材料互控与实际应用的关键。近来，六角 LuFeO3 中可能的体畴耦合，即铁电性(FE)与弱铁磁性(WFM)的互控，已在理论上被预测。在此，我们报道首次成功生长出高度可解理的 Sc 稳定六角 Lu0.6Sc0.4FeO3 (h-LSFO) 单晶，并首次可视化其固有的三叶草状涡旋 FE 畴与大环 WFM 畴图案。涡旋 FE 畴尺寸在 0.1–1 {\mu}m 量级。另一方面，环状 WFM 畴尺寸约 100 {\mu}m，且不存在 FE 与 WFM 畴壁的互锁。这些强烈表明 h-LSFO 中 FE 与 WFM 的解耦。根据理论预测，这种畴解耦可解释为极化与主导面内反铁磁自旋之间结构介导耦合的结果，其揭示了 h-LSFO 中 FE、WFM 与反铁磁序之间有趣的相互作用。我们的结果还表明磁拓扑电荷倾向于与结构拓扑电荷相同。这可为通过结构畸变介导的磁性与铁电性直接耦合的诱导提供新见解，有助于多铁性材料的未来应用。

关键词

六角 LuFeO3 铁电畴弱铁磁畴多铁性材料磁电耦合畴解耦单晶

引用

@article{arxiv.1806.10129,
  title  = {Vortex Ferroelectric Domains, Large-loop Weak Ferromagnetic Domains, and Their Decoupling in Hexagonal (Lu, Sc)FeO3},
  author = {Kai Du and Bin Gao and Yazhong Wang and Xianghan Xu and Jaewook Kim and Rongwei Hu and Fei-Ting Huang and Sang-Wook Cheong},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1806.10129},
  year   = {2018}
}

备注

32 pages including supplementary information

六角 (Lu, Sc)FeO3 中的涡旋铁电畴、大环弱铁磁畴及其解耦

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