共存鐵磁與鐵電序的經典鑒賞多鐵性材料為電控磁提供了一個有效手段。雖然多鐵性的綜述研究可以追溯至上個世紀50年代，但在近幾年中，多鐵理論探索、性材材料合成與表征技術方面的發展關鍵性發現又引起發了研究這類材料新一波的興趣。材料的演變多鐵性起源于不同的機制，如孤電子對、材料幾何、經典鑒賞電荷有序以及自旋相關效應等。綜述如今多鐵性的多鐵研究已經轉移到了相關鄰近的領域。主要關注多鐵性薄膜異質結，性材器件構造，發展疇結構以及界面效應。演變多鐵性材料的材料一個關鍵特點是破壞空間反演對稱性，這直接決定了多鐵性材料的經典鑒賞性能。此外，有些方面的研究還未受到相應的重視，如多鐵性的非平衡動力學研究，這些研究將定義這個領域的未來。
蘇黎世聯邦理工學院的Manfred Fiebig（通訊作者），Thomas Lottermoser，Dennis Meier和Morgan?Trassin在Nature?reviews?materials發表了題為“The evolution of multiferroics”的綜述文章。該綜述首先簡單介紹了多鐵性材料的發展歷程。歸納了允許鐵磁與鐵電序共存的可能機制，并且評價了其磁電耦合效應的強弱。然后討論了多鐵性異質結和界面引起的各種功能特性，多鐵性材料的疇與疇壁結構。提出應更多關注多鐵性材料的非平衡動力學、對稱性等方面的研究。最后總結了多鐵性領域目前存在的主要問題與未來的發展方向。
圖?1 磁電共存機制。其中，a、b、c屬于第I類多鐵性機制，d屬于第II類多鐵性機制
a) 孤電子對機制。BiFeO3的鐵電自發極化起源于Bi3+離子中兩個孤對電子沿FeO6八面體[111]方向的偏離。
b) 幾何機制。RMnO3（R為稀土元素）的鐵電自發極化起源于MnO5雙錐體沿[001]軸的傾斜和變行。
c) 電荷有序機制。LuFe2O4的鐵電自發極化起源于Fe2+/Fe3+比例為2:1和1:2交替層的電荷有序。
d) 自旋誘發機制。RMnO3（R為稀土元素）的鐵電性源于逆DM相互作用；Ca3CoMnO6的鐵電性源于交換收縮；CuFeO2的鐵電性源于p-d雜化。
圖?2 幾類單相多鐵性材料的極化最大值。
圖?3 多鐵性薄膜異質結。其中，a、b屬于3D多鐵性材料，c、d屬于界面多鐵性材料：
a) 交換耦合。磁電耦合是通過鐵電序P與反鐵磁序m直接耦合后再與鐵磁序M鐵磁交換耦合實現。
b) 應力耦合。磁電耦合是通過鐵電壓電效應與鐵磁磁致伸縮效應的應力傳遞實現。
c) 多鐵性界面。界面處電容率和磁導率的耦合。
d) 多鐵性疇壁。疇壁處鐵電疇和鐵磁疇的耦合。
圖?4 兩類多鐵材料的疇結構與疇壁結構。其中，a為第I類，b為第II類：
a) 在第I類多鐵性材料中，鐵電序與鐵磁序是獨立的，因此，在晶體內存在鐵電疇壁、鐵磁疇壁以及多鐵疇壁。
b) 在第II類多鐵性材料中，鐵電序的出現是由鐵磁序誘發的，因此，在晶體內鐵電疇壁就是鐵磁疇壁，即多鐵疇壁。
圖?5 晶體中的磁渦旋矩與磁單極子。
a) 兩個方向相反的渦旋矩自旋排列示意圖。
b) 由渦旋矩排列構成的鐵渦疇結構。
c) 兩個方向相反的磁單極子自旋排列示意圖。
圖?6 電磁振子。
a) 自旋激發不會誘發極化的變化。
b) 極化大小在空間上發生變化。
c) 極化方向繞著y軸旋轉，但大小保持不變。
d) 自旋成擺線螺旋結構排列，極化大小在空間上變化。
綜述地址：ETH Zurich,Manfred Fiebig,Thomas?Lottermoser,Dennis Meier,Morgan Trassin,Nature Reviews Materials, 2016, 1(8): 16046.?DOI:10.1038/natrevmats.2016.46
該綜述提到的一些重要的參考文獻：
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本文由白宇供稿，材料牛整理編輯。
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