原文已发表在CPL Express Letters栏目

Received 6 May 2021; 

online 18 June 2021

探究了一类电荷序和磁序共存的二维体系，具有面外铁电/反铁电序与铁磁/反铁磁序的强烈耦合，可以作为研究不同有序态相互作用的平台。

多铁性材料，即多种有序态共存，具有多种自由度之间的耦合，是当代凝聚态物理研究中的一大热点。特别地，磁-电多铁体，可以应用于磁读电写型低功耗元器件。现今，磁电多铁体一般分为两大类：磁、电分别来自不同原子的弱耦合第一类多铁体和极化来自磁有序的强耦合第二类多铁体。因此，现有研究除了提高第二类多铁产生的极化大小外，另外的方案是增强第一类多铁体中的磁电耦合强度。另一方面，二维材料由于维度的变化，为新型磁电耦合材料提供了可能性。从应用角度出发，二维面外极化具有更便捷的操控性和应用价值。然而，在如今的研究中，面外极化诱导不同磁序的二维多铁体还未被发现。

最近，浙江大学陆赟豪教授等和新加坡科技设计大学杨声远、北京计算科学研究中心魏苏淮教授合作，发现了一类多铁体，即二维金属硫代磷化物CuMP2X6，其能通过面外极化调控材料的磁性。这是一类实验上广泛研究的层状材料，通过金属Cu原子的上下位移，可以产生铁电与反铁电构型，而磁性则来源于M³⁺中未饱和的d电子。因此，CuMP2X6是第一类多铁体。然而进一步通过第一性原理计算发现，Cu原子产生的铁电与反铁电构型，会直接影响磁性元素（比如以Mo³⁺为例）的晶体场劈裂大小，从而直接影响两个构型下的磁耦合类型。在单层CuMoP2S6中，他们发现，在反铁电有序时，体系倾向于反铁磁排列，而翻转至铁电时，CuMoP2S6将变成铁磁有序。因此，基于CuMoP2S6，可以设计一类由垂直外电场控制磁性、低功耗且高速运行的低维元器件。

这一类多铁体的发现不仅扩充了现有的二维多铁家族，更为未来设计新型低维磁电耦合器件提供了一个思路。此项研究也为探究新的磁电耦合机理提供了一个新的研究平台，必将引起多个领域的研究者的广泛兴趣。