Y-型六角铁氧体中自旋序诱导电极化的翻转性研究

多铁性是指铁电性、铁磁性、铁弹性等多种有序的共存。多铁性材料与磁电耦合效应不仅蕴含着丰富的基础物理问题，而且具有重要的应用前景，是近年来凝聚态物理和材料科学的一个研究热点。多铁性材料分为复合材料和单相材料两大类，复合材料的磁电耦合是利用界面效应实现的间接耦合，单相材料的磁电耦合是一种本征的体效应。在过去的十多年里，人们已经发现了种类繁多的单相多铁性材料。其中Y-型六角铁氧体因其较强的磁电耦合性能、高的磁电耦合工作温度近年来备受人们关注，被认为最有希望应用几种候选材料之一。

图1 Y-型六角铁氧体的晶体结构和典型磁结构示意图

过去人们发现六角铁氧体中的电极化随磁场的变化，会因其种类不同而不同，如人们在M-和Z-型六角铁氧体中发现其电极化的方向不能被磁场所翻转，而在Y-型六角铁氧体中其电极化可以被磁场翻转。尽管人们对这一现象给予了理论上的唯象解释，但是缺乏实验上的证据支持。最近，新材料研究院王守国教授团队的博士后申世鹏与中国科学院物理研究所孙阳研究员合作发现，在Ba0.3Sr1.7Co2Fe11AlO22 Y-型六角铁氧体单晶中发现其面内由横向锥型螺旋磁结构引起的电极化在低温时可以被磁场翻转，而在室温305 K时，其电极化不能被磁场翻转的现象。

本工作首次发现了Y-型六角铁氧体室温电极化不被磁场翻转的现象，并从实验和理论上验证了电极化随磁场翻转与不翻转的物理机制。以上研究成果发表于Physical Review B 100，134433（2019）。