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Anisotropic magnetoelectric effect in quasi-one-dimensional antiferromagnet Cu3Mo2O9
Applied Physics Letters ( IF 3.5 ) Pub Date : 2024-11-18 , DOI: 10.1063/5.0243143 Shuai Huang, Junfan Hua, Kunpeng Su, Lin Yang, Haiou Wang, Canglong Li
Applied Physics Letters ( IF 3.5 ) Pub Date : 2024-11-18 , DOI: 10.1063/5.0243143 Shuai Huang, Junfan Hua, Kunpeng Su, Lin Yang, Haiou Wang, Canglong Li
Using purely electrical methods to manipulate magnetic property poses a significant obstacle in the development of advanced information technology. Multiferroic materials, distinguished by their magnetoelectric (ME) effect, offer a promising way to overcome this challenge by enabling the electric control of magnetic ordering or magnetization. Here, we have synthesized Cu3Mo2O9 single crystals and investigated the anisotropic ME effect within the quasi-one-dimensional spin system. The simultaneous occurrence of ferroelectric (FE) polarization and dielectric anomaly at the Néel temperature (TN) of ∼7.9 K suggests the presence of spin-driven FE property in Cu3Mo2O9. The phase transition temperatures undergo a shift toward lower values for H//c and remain constant for H//a and H//b, indicating anisotropic ME effect. The ME effect demonstrates nonlinear behavior as the magnetic field increases. Near a critical point (T = 7 K and μ0H = 5.6 T), a giant magnetodielectric coupling parameter reaching 374% is observed for H//c, which can be ascribed to the strong spin–phonon coupling and the magnetic field induced change of FE polarization. In the context of charge redistribution without magnetic superlattice, the FE property is analyzed. Moreover, remarkable magnetic control of FE polarization and electric control of magnetization are obtained. The temporal evolution of both polarization and magnetization indicates the stable ME mutual control, suggesting potential applications of Cu3Mo2O9 as a promising multiferroic material.
中文翻译:
准一维反铁磁体 Cu3Mo2O9 中的各向异性磁电效应
使用纯电气方法来操纵磁性是先进信息技术发展的重大障碍。多铁材料以其磁电 (ME) 效应而著称,通过实现磁排序或磁化的电控制,为克服这一挑战提供了一种有前途的方法。在这里,我们合成了 Cu3Mo2O9 单晶,并研究了准一维自旋系统内的各向异性 ME 效应。在 ∼7.9 K 的 Néel 温度 (TN) 下同时出现铁电 (FE) 极化和介电异常,表明 Cu3Mo2O9 中存在自旋驱动的 FE 特性。H//c 的相变温度向较低的值移动,而 H//a 和 H//b 的相变温度保持不变,表明存在各向异性 ME 效应。ME 效应随着磁场的增加而表现出非线性行为。在临界点附近(T = 7 K 和 μ0H = 5.6 T),观察到 H//c 的巨大磁介电耦合参数达到 374%,这可以归因于强自旋-声子耦合和磁场诱导的有限元极化变化。在没有磁性超晶格的电荷再分布背景下,分析了 FE 属性。此外,还获得了显著的有限元极化磁控制和磁化电控制。极化和磁化的时间演变表明稳定的 ME 相互控制,表明 Cu3Mo2O9 作为一种有前途的多铁材料的潜在应用。
更新日期:2024-11-18
中文翻译:
准一维反铁磁体 Cu3Mo2O9 中的各向异性磁电效应
使用纯电气方法来操纵磁性是先进信息技术发展的重大障碍。多铁材料以其磁电 (ME) 效应而著称,通过实现磁排序或磁化的电控制,为克服这一挑战提供了一种有前途的方法。在这里,我们合成了 Cu3Mo2O9 单晶,并研究了准一维自旋系统内的各向异性 ME 效应。在 ∼7.9 K 的 Néel 温度 (TN) 下同时出现铁电 (FE) 极化和介电异常,表明 Cu3Mo2O9 中存在自旋驱动的 FE 特性。H//c 的相变温度向较低的值移动,而 H//a 和 H//b 的相变温度保持不变,表明存在各向异性 ME 效应。ME 效应随着磁场的增加而表现出非线性行为。在临界点附近(T = 7 K 和 μ0H = 5.6 T),观察到 H//c 的巨大磁介电耦合参数达到 374%,这可以归因于强自旋-声子耦合和磁场诱导的有限元极化变化。在没有磁性超晶格的电荷再分布背景下,分析了 FE 属性。此外,还获得了显著的有限元极化磁控制和磁化电控制。极化和磁化的时间演变表明稳定的 ME 相互控制,表明 Cu3Mo2O9 作为一种有前途的多铁材料的潜在应用。