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单相多铁材料中磁有序和电极化有序之间的相互耦合因其潜在的应用前景和涉及基础的物理问题一直是人们近年来研究的热点。本文以磁有序温度较高的六角铁氧体为研究对象,主要研究了Y-型六角铁氧体的磁电效应和M-型六角铁氧体的量子顺电行为。主要的结论如下: 1.研究了Ba13Sr0.7Co09Zn11Fe10.8Al12O22Y-型六角铁氧体单晶样品的磁介电和磁释电流行为,并给出了其完整的磁电相图;指出了磁场翻转电极化的原因为横向锥型磁结构在ab面的旋转,并由此指明了实现室温磁场翻转电极化的方法:提高横向锥型螺旋磁有序在零场稳定存在的临界温度。随后,基于磁电相图,研究了BaSrCoZnFe11AlO22样品的逆磁电效应,在100K时,实现了电场对其磁矩的非挥发性调控;而在200K时,实现了电场对磁矩的直接翻转。 2.为实现室温下的磁场翻转电极化,利用Co2+离子置换全部Zn2+离子以增强Y-型六角铁氧体易面的磁晶各向异性,得到了(Ba,Sr)2Co2Fe11AlO22多晶样品。在室温下,其电极化可以被磁场完全翻转。并在此基础上,通过改变Ba2+、Sr2+的相对含量来优化(Ba,Sr)2Co2Fe11AlO22室温下的磁电效应,发现Sr2+含量的增加可以提高磁场翻转电极化方向的临界温度,且发现了室温下目前已知的磁电性能最优的Y-型六角铁氧体BaSrCo2Fe11AlO22。此外,通过采用在磁场中旋转压片方法实现了具有高度择优取向的Y-型六角铁氧体多晶的生长,其磁电性能较各向同性的多晶有明显的提高。 3.在Ba03Sr17Co2Fe11AlO22单晶样品中中发现了其电极化方向在室温下磁场反向时得以保留,而在低温时翻转的现象。通过单晶的中子衍射发现了其室温下交替的纵向锥型磁结构基态是导致电极化不翻转的主要原因。另外,发现交替的锥型磁结构其在c方向的分量呈“up-up-down-down”排布,这预示着该样品在除了ab面内电极化外,其c方向也可能存在由于交换伸缩引起的电极化。系统的磁电测量证明其确实具有各向异性的多重电极化,并且两个方向的电化都可以在室温下被外磁场所调控。 4.在BaFe12O19单晶的c方向发现其介电常数随温度的变化呈现出量子顺电特征。据此,提出了一种新的违反“d0规则”的电极化产生机制:其电极化是FeO5双金字塔结构中长程库伦作用和短程泡利排斥作用竞争的结果。并根据这一机制发现了新的一组量子顺电体。另由于其局域的电极化在ab面内呈三角格子排布,且局域电极化之间为反铁电相互作用。根据BaFe12O19的这一特征,首次预言了其局域的电极化在低温下可能以类似于自旋液体的量子电极化液体态存在。低温下的比热和热导测量也支持了量子电极化液体的预言。