随着電子器件集成化程度越來越高，器件尺寸越來越接近摩爾定律極限，發展新型功能器件，為器件設計提供新的自由度，成為前沿研究課題。多鐵性材料同時具有鐵電性與鐵磁性，能同時對外加磁場和外加電場産生信号響應，在大規模信息存儲、非易失性随機存取、存算一體等下一代新型微電子設計中具有重要的理論意義和應用前景。近日，我院楊超博士與國内外知名課題組合作，研究了負壓力誘導EuTiO3單相多鐵性，研究成果“Emergent multiferroism with magnetodielectric coupling in EuTiO3 created by a negative pressure control of strong spin-phonon coupling”發表在國際著名期刊《自然·通訊》（Nature Communications）上。楊超博士為該論文的共同第一作者，負責第一性原理理論計算工作。
EuTiO3作為一類代表性的多鐵性功能材料，在外力場環境下同時具有鐵電性和鐵磁性。傳統上通常把EuTiO3薄膜生長在合适的襯底上，由界面之間的晶格失配産生的應力引起多鐵相變，實現鐵電鐵磁共存現象，這種方法對EuTiO3薄膜厚度要求高，對産生晶格失配的襯底材料要求苛刻。另一方面，EuTiO3在外力場條件下發生多鐵相變，是來源于第一近鄰稀土金屬直接相互作用，第二近鄰Eu-O-Eu超交換作用還是對角線Eu-Ti-Eu交換作用，微觀機制仍然不清晰。針對這些問題，楊超博士等人設計了三維垂直有序 (EuTiO3)0.5:(MgO)0.5納米複合薄膜，在垂直有序納米複合薄膜裡實現了負壓力效應，并通過負壓力誘導的自旋-聲子耦合以及面内-面外磁性相互作用的競争耦合，實現了單相多鐵性材料EuTiO3由順電-順磁序到鐵電-鐵磁序的相變。
論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-30074-4
（審核責任人：黃勇剛）
