随着电子器件集成化程度越来越高，器件尺寸越来越接近摩尔定律极限，发展新型功能器件，为器件设计提供新的自由度，成为前沿研究课题。多铁性材料同时具有铁电性与铁磁性，能同时对外加磁场和外加电场产生信号响应，在大规模信息存储、非易失性随机存取、存算一体等下一代新型微电子设计中具有重要的理论意义和应用前景。近日，我院杨超博士与国内外知名课题组合作，研究了负压力诱导EuTiO3单相多铁性，研究成果“Emergent multiferroism with magnetodielectric coupling in EuTiO3 created by a negative pressure control of strong spin-phonon coupling”发表在国际著名期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上。杨超博士为该论文的共同第一作者，负责第一性原理理论计算工作。
EuTiO3作为一类代表性的多铁性功能材料，在外力场环境下同时具有铁电性和铁磁性。传统上通常把EuTiO3薄膜生长在合适的衬底上，由界面之间的晶格失配产生的应力引起多铁相变，实现铁电铁磁共存现象，这种方法对EuTiO3薄膜厚度要求高，对产生晶格失配的衬底材料要求苛刻。另一方面，EuTiO3在外力场条件下发生多铁相变，是来源于第一近邻稀土金属直接相互作用，第二近邻Eu-O-Eu超交换作用还是对角线Eu-Ti-Eu交换作用，微观机制仍然不清晰。针对这些问题，杨超博士等人设计了三维垂直有序 (EuTiO3)0.5:(MgO)0.5纳米复合薄膜，在垂直有序纳米复合薄膜里实现了负压力效应，并通过负压力诱导的自旋-声子耦合以及面内-面外磁性相互作用的竞争耦合，实现了单相多铁性材料EuTiO3由顺电-顺磁序到铁电-铁磁序的相变。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-30074-4
（审核责任人：黄勇刚）
