华中科技大学讯 12月1日，《先进功能材料》(AdvancedFunctionalMaterials)在线发表高国营课题组题为“Dimension- and Facet-Dependent Altermagnetic Biferroics andFerromagnetic Biferroics and Triferroics in CrSb”的研究论文。华中科技大学为唯一单位，博士生张龙为论文第一作者。
交错磁体(altermagnet)作为一类新兴的共线磁性材料，具备零净磁矩与非相对论性动量依赖的自旋劈裂等特性，兼具铁磁和反铁磁的优势，在低功耗自旋电子器件和超快动力学领域具有重要的应用前景。多铁性材料，特别是同时具有磁、电、弹序的三铁性材料，是制备多功能自旋电子器件的关键。如何在交错磁体中实现双铁甚至三铁是目前交错磁领域研究的重点和难点之一。
课题组基于实验合成的室温以上的NiAs交错磁相与闪锌矿(ZB)铁磁相CrSb，结合理论预测的纤锌矿(WZ)相、岩盐(RS)相和MnP相，利用第一性原理计算，系统探究了非范德华CrSb多相体系在维度与晶面调控下的交错磁性及多铁行为。
图1：WZ相单层CrSb(110)面的(a)铁电翻转和(b)势垒，(c-e)铁磁和(f-h)反铁磁构型下自旋分辨Cr贡献的能带
研究发现： (1) MnP相的体材具有优异的交错磁性以及与实验上的NiAs相可比的稳定性。两个相的(110)面均表现出交错磁-铁弹双铁性；(2) WZ相的体材和(001)面均具有铁磁-铁电双铁性；(3) WZ相的(110)面呈现铁磁-铁电-铁弹三铁性，且具有较低的铁电翻转势垒和铁弹翻转势垒，分别为0.129和0.363 eV/原子。(4) 铁电与铁弹开关均能可逆地翻转交错磁自旋劈裂，并保持铁磁态的高自旋极化率。(5) 通过调控结构相、维度、晶面和厚度，可实现CrSb从面内磁各向同性到各向异性的转变。这些结果为交错磁多铁的制备提供了思路，也为多功能低功耗自旋电子器件的设计提供了一个优良平台。
图2：WZ相单层CrSb(110)面的(a)铁弹翻转和(b)势垒，(c-e)铁磁和(f-h)反铁磁构型下自旋分辨Cr贡献的能带
论文链接
https://doi.org/10.1002/adfm.202525978
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