研究目的
研究非磁性杂质（镓）掺杂对多铁性材料铜铬氧化物（CuCrO2）磁性和铁电性能的影响。
研究成果
镓掺杂会破坏CuCrO?中非共面基态构型的稳定性，并影响其磁性和铁电性能。该材料在镓掺杂量x≈0.15范围内仍保持多铁性，且反铁磁转变温度随镓浓度增加而降低。研究表明，在更高掺杂水平可能出现类自旋玻璃行为，并强调了镓掺杂对调控材料性能的重要作用。
研究不足
该研究聚焦于镓掺杂效应（x≈0.33以内），未探究其他类型掺杂剂或更高掺杂浓度。计算模型可能无法完全反映所有现实复杂性（如空位形成）。
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从头算方法和蒙特卡罗方法
DOI：10.1103/PhysRevB.98.174403
期刊：Physical Review B
出版年份：2018
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
通过密度泛函理论计算和蒙特卡洛模拟研究了非磁性杂质掺杂对多铁性铜铁矿CuCrO?磁性和铁电性质的影响。密度泛函理论计算表明，用Ga3?离子取代不超过30%的Cr3?离子不会显著影响剩余的Cr-Cr超交换相互作用。蒙特卡洛模拟显示，CuCr???Ga?O?在x≈0.15范围内保持螺旋序磁电性质，而在更高掺杂比例下则出现无序状态。随着x值增加，反铁磁转变温度向低温方向移动并最终在x≈0.2时消失。模拟结果表明，Ga3?掺杂会升高CuCr???Ga?O?的居里-外斯温度，这与实验观测高度吻合。此外，研究显示零外场条件下Ga3?掺杂会因阻挫增强而破坏非共面基态构型的稳定性。最后，通过模拟P-E磁滞回线发现，在x≤0.15范围内非共线磁有序与电场存在耦合效应，这导致扩展型Dzyaloshinskii-Moriya模型中产生铁电性。
作者：
Ahmed Albaalbaky，Yaroslav Kvashnin，Renaud Patte，Raymond Frésard，Denis Ledue
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