高圧下でのTBMNO3における巨大なスピン駆動型強誘電体偏光

マルチフェロックに関する最近の研究は、スピン順序による反転対称性の破壊が強誘電性偏光を誘発する可能性があるという確固たる証拠を提供しています。ただし、それらの偏光（<〜0.1μc cm（-2））は、従来の強誘電体よりもはるかに小さい（通常、数から数十µc cm（-2））。ここでは、代表的なスピン駆動型強誘電性Tbmno3への外部圧力の適用が、Pのフロップを引き起こし、これまでに報告されたスピン駆動型フェロエレクトリックの中で最高のP（≈1.0μccm（-2））につながることを示します。密度官能シミュレーションの結果に基づいて、圧力誘導磁気電気相遷移の観点からこの動作を説明します。高圧段階では、Bの適用により、1.8μccmを超えるPがさらに強化されます（-2）。この値は、スピン駆動型の強誘電体でこれまでに報告されたものよりもほぼ1桁大きいです。

The recent research on multiferroics has provided solid evidence that the breaking of inversion symmetry by spin order can induce ferroelectric polarization P. This type of multiferroics, called spin-driven ferroelectrics, often show a gigantic change in P on application of a magnetic field B. However, their polarization (<~0.1 μC cm(-2)) is much smaller than that in conventional ferroelectrics (typically several to several tens of μC cm(-2)). Here we show that the application of external pressure to a representative spin-driven ferroelectric, TbMnO3, causes a flop of P and leads to the highest P (≈ 1.0 μC cm(-2)) among spin-driven ferroelectrics ever reported. We explain this behaviour in terms of a pressure-induced magnetoelectric phase transition, based on the results of density functional simulations. In the high-pressure phase, the application of B further enhances P over 1.8 μC cm(-2). This value is nearly an order of magnitude larger than those ever reported in spin-driven ferroelectrics.