- 文献综述（或调研报告）：
多铁性材料的研究比较公认的开端可以追溯至上世纪 50 年代末 Dzyaloshinskii 对固体中磁电耦合效应的理论预言[1]，并很快实验上在 60 年代初在过渡金属氧化物 Cr2O3得到验证[2]。但是，一系列实验研究表明，该类磁电耦合效应的强度非常微弱。随后断断续续，一直有科研人员对磁电耦合效应有所研究，但是研究的广度和深度却一直不愠不火。2000 年，美国加州大学圣塔芭芭拉分校的 Hill 首先在理论上指出了多铁性材料稀少的原因[3]。但很快，三年之后，一类新的磁致多铁性材料逐渐被井喷式地发现，多铁性材料的研究渐渐步入正轨。
首先，有必要对“多铁性”做一介绍，该概念是 Schmid 于 1994 年给出的，严格的多铁性材料是指铁磁性、铁电性和铁弹性中至少两种属性共存的单相材料[4]。当我们只考虑磁和电两方面时，发现铁磁性和铁电性之间可以进行相互调控。但之后的研究发现既要满足铁磁性又要满足铁电性条件的材料极为稀少，于是慢慢地，铁磁性的条件逐渐被放宽，还包括了反铁磁性等。研究方向由铁磁转向反铁磁性非常关键，而且占据了近十多年来多铁性材料研究的半壁江山。另外，人们的研究范围也不仅仅局限于单相多铁性材料，还包括了多相复合材料。
多铁性材料研究的兴起首先要归功于 2003 年美国马里兰大学 Ramesh 研究组 BiFeO3薄膜的成功制备[5]，由于其在室温下同时具有很强的铁电性和微弱的铁磁性立刻引起了研究人员的广泛关注，其中铁电性主要来源于 Bi 原子6s孤对电子与O原子2P轨道的杂化，产生沿[111]方向的铁电极化，而微弱的铁磁性则来源于 Fe3 离子3d轨道电子的自旋倾斜。由于两者的来源不同，人们认为不大可能在其中实现磁与电的强耦合。但即使如此，人们还是以极大的热情投入到 BiFeO3的研究当中，详情可见 Scott 等的综述文章[6]。
就在 BiFeO3工作发表后不久，另一项突破性进展来自于同年日本东京大学 Tokura 研究组在磁阻挫钙钛矿锰氧化物 TbMnO3中观察到了强磁电耦合效应[7]，其中铁电极化可以被沿b轴的外磁场从c轴翻转到a轴。次年，Nature 杂志发表了美国罗格斯大学 Cheong 研究组在 TbMn2O5中观察到的强磁电耦合效应[8]。
2003 年之后，其它的磁致多铁性材料也相继被发现，但理论上的突破首先来自于 2005年 Nagaosa 等人的研究[9]。该理论是建立在非共线磁序的基础上的，而这正是 2005 年之后实验上发现更多的磁致多铁性材料的关键。但由于大多数材料实现磁有序的温度较低，这导致多铁性材料并没有被进一步的应用，如何提高磁有序温度也成为了研究的重点。
2013年室温LuFeO3薄膜于首次被田纳西大学物理系Wenbin Wang等人制备[10]，将传统的钛矿锰氧化物中的Mn替换成了Fe，由于Fe的磁相互作用强，可以显著提高磁有序温度。但由于其为亚稳态的六方相，块材整体结构不稳定，同样无法投入应用。
2016年L.Lin等人发现在LuFeO3中掺杂Sc可以有效提高块材样品的稳定性[11]，同时能够改变相变温度，在实现室温稳定多铁材料方面取得了重大突破。
总结：
- 多铁性材料可以应用于信息存储方面，具有能耗低、储存密度大、读写速度快、能够实现电写磁读等优点，应用前景广泛。
- BiFeO3被发现具有多铁性，但由于其铁磁性较为微弱，无法实现磁和电的强耦合。
- 后续发现的钙钛矿锰氧化物多铁材料虽然能够实现强磁电耦合，但是由于其磁有序温度低，无法被广泛应用。
- LuFeO3薄膜虽然提高了磁有序温度，能够实现室温多铁性，但是由于其为亚稳态的六方相，块材结构不稳定，也不能够广泛地投入应用。
- 目前工作的重点是寻找一种掺杂方案，能够使LuFeO3在室温下表现出多铁性并且结构可以足够稳定的。
[参考文献]
[1] I. E. Dzyaloshinskii, J. Exptl. Theoret. Phys. (U.S.S.R.) 37, 881 (1959) [translation: Sov. Phys. JETP 10, 628 (1960)].
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