陳瑞博士在多鐵性材料Co2V2O7研究上取得新進(jìn)展
12月4日，《物理評論B》（Physical Review B）在線(xiàn)刊發(fā)了陳瑞博士與華中科技大學(xué)國家脈沖強磁場(chǎng)中心王俊峰課題組的合作研究成果。論文題目為“Ferroelectricity and multiferroic quantum critical behaviors in Co2V2O7”（Co2V2O7的動(dòng)態(tài)鐵電性和多鐵量子臨界行為）。我校為論文第一完成單位，陳瑞博士為論文第一和共同通訊作者，華中科技大學(xué)王俊峰研究員指導了此項工作。我校雷前坤博士、研究生胡會(huì )吉和華中科技大學(xué)歐陽(yáng)鐘文教授、劉從斌博士、董超博士、王好文博士等參與了相關(guān)工作。
磁場(chǎng)調控電極化是一個(gè)有趣的前沿研究課題。陳瑞博士在前期研究工作中發(fā)現，Co2V2O7在H//b方向上具有顯著(zhù)的量子磁化平臺、新奇多鐵性和磁場(chǎng)誘導的連續電極化轉換現象[Phys. Rev. B 98, 184404 (2018)，Phys. Rev. B 100, 140403 (2019)]。而當磁場(chǎng)沿著(zhù)a和c軸時(shí)，僅僅在M(H)曲線(xiàn)上發(fā)現了兩個(gè)異常信號，難以確定磁相邊界。由于磁場(chǎng)誘導的量子磁化平臺和鐵電性同時(shí)存在于Co2V2O7這一體系中，表明該體系可能是研究多鐵量子臨界的候選材料。為進(jìn)一步探究，陳瑞博士與王俊峰研究員課題組合作，利用強磁場(chǎng)磁化、電極化和絕熱磁卡效應測量技術(shù)對Co2V2O7 c軸開(kāi)展了系統研究。研究表明，當H//c時(shí)，Co2V2O7在3-5 K溫度范圍內具有兩個(gè)鐵電相（FE-I和FE-II）。這兩個(gè)相被中間的順電相隔開(kāi)，該順電相對應于升溫引起的1/2磁化平臺。當溫度進(jìn)一步升高時(shí)，FE-II和FE-I逐漸消失。而當溫度進(jìn)一步降低時(shí)，FE-II和FE-I相逐漸靠近并交疊。特別地，在2 K附近，FE-II和FE-I中沿著(zhù)c軸的電極化在不同的磁場(chǎng)強度和不同的掃場(chǎng)方向驅動(dòng)下，均呈現出相反的極化信號，展示出新奇的動(dòng)態(tài)鐵電性。通過(guò)變溫測量，研究小組構建了該晶軸方向的等溫和準絕熱H-T相圖，提出了一種手性對稱(chēng)的水黽型自旋結構對該材料的鐵電起源機制進(jìn)行了分析，揭示了Co2V2O7中場(chǎng)誘導的動(dòng)態(tài)鐵電性和多鐵量子臨界行為。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（12104388, 12074135, 12104351）和信陽(yáng)師范大學(xué)南湖學(xué)者獎勵計劃（青年項目）的支持。
論文鏈接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.108.224405
