(综述)电子科技大学/南京大学Nat. Rev. Phys.: 交叉探测范德华多铁材料

多铁材料具有相互耦合的电序和磁序，通过用电场替代电流来实现磁翻转，有望推动低功耗存储和逻辑器件的发展。将多铁材料的维度从三维降低到二维，进一步拓展了这一本就蓬勃发展的领域：在原子级薄的极限下，静电屏蔽效应减弱、量子涨落增强，从而能够实现对磁电耦合前所未有的调控能力。

一个典型的例子是少层NiI₂多铁材料，它同时具有手性自旋纹理和（反）铁电性，并伴随着强烈的磁电耦合；通过同时打破时间反演对称性和空间反演对称性，NiI₂展现出新的物理特性，例如手性磁性与极化的独特相互控制、巨磁电耦合、超快电磁子激发以及奇宇称p波磁性。然而，如何在实验中明确识别本征的多铁性仍然存在挑战。

在此综述中，作者批判性地审视了当前二维多铁材料的研究现状，重点关注实验方法而非材料分类。评估了用于探测磁性和铁电性的不同传统手段，并指出单一技术方法的关键局限性。同时强调磁-光-电交叉关联测量在确立本征多铁行为中的重要性，并为基础研究和器件应用指明了未来的发展方向。

关键点：

1. 二维范德华单相多铁材料在原子尺度上为研究磁性、铁电性及其相互耦合提供了前所未有的机遇，使得通过电场等外部手段实现调控和翻转成为可能，并具有广泛的应用前景。

2. 同时打破时间反演对称性和空间反演对称性——这是单相多铁材料的一个典型特征——给实验鉴定带来了根本性的挑战，常常使得那些假设铁性序彼此独立的技术方法失效。

3. 传统的表征方法如果只针对磁性或铁电序进行测量，在存在交叉耦合时可能会产生具有误导性的信号，从而导致假阳性结果。

4. 磁-光-电交叉关联测量对于解析相互纠缠的铁性响应、揭示磁序与电序之间的相互调控，以及在二维材料中确立本征多铁性至关重要。

图5 多铁材料的光-自旋电子学测量

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