Multiferroism and magnetoelectric coupling

The combination of several ferroic orders (ferroelectric, ferromagnetic, ferroelastic, ferrotoroidic and their antiferro- couterparts) in the same material, coined under the term of multiferroics, has recently received a lot of attention. Multiferroics indeed open the way to the electric-field control of magnetic dipoles and the converse magnetic-field control of electric dipoles in a number of future hybrid technologies (for instance novel electronics based on spins and charges). This electric/magnetic cross-manipulation, based on the magnetoelectric effect, can be at play at the static level allowing the electric/magnetic manipulation of magnetic/ferroelectric/ferrotoroidic domains for instance. It can also have signatures on the elementary excitations emerging from the ordered states of matter in the form of hybrid excitations called electromagnon that are now perceived as an electric charge dressing of magnons. This dressing enables the electric-field control of magnons and is thus foreseen to be used in magnonics, a new information science using magnetic excitations to carry and process information. In this context, the search for other new kinds of magnetoelectric excitations and of new mechanisms enabling the electroactivity of magnons is a key issue.

In our team, we search for novel multiferroic materials and novel properties associated to the coupling between various orders. We also study the magnetoelectric coupling at the dynamical level by combining two sophisticated techniques implying the use of large-scale facilities : inelastic neutron scattering and THz spectroscopy on a synchrotron source.

Our research is funded by the "DYMAGE" ANR grant No 13-BS04-0013-01



Tools

At Néel Institute :

  • magnetization and specific heat measurements
  • electric polarization measurements under magnetic field up to 8 T
  • optical spectroscopy

Large scale facilities :

  • neutron scattering : diffraction, inelastic, use of polarized neutrons and polarization analysis (ILL, LLB)
  • THz Spectroscopy (synchrotron @SOLEIL)


Contributors

Members of the team

  • permanent : R. Ballou, S. de Brion, F. Lévy-Bertrand, E. Lorenzo, V. Simonet
  • non-permanent : E. Constable

Main collaborations

  • Institut Néel : MRS and TMC teams, pole cristaux massifs, pole automatisation et caractérisation
  • Others : S. Petit, F. Damay, I. Mirebeau (LLB, France), P. Roy, J.-B. Brubach (SOLEIL, France), E. Ressouche, L.-P. Regnault (SPSMS/INAC, France), A. Wildes, J. Ollivier, G. Nilsen, O. Fabelo (ILL, France), A. Cano (ICMCB, France), M. Cazayous (MPQ, France)

Corresponding Authors

Sophie deBrion, Virginie Simonet



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