材料磁电效应的研究及应用要点
实验4 巨磁电阻效应及其应用实验-软件学院-1102
实验4 巨磁电阻效应及其应用
人们早就知道过渡金属铁、钴、镍能够出现铁磁性有序状态，后来发现很多的过渡金属 和稀土金属的化合物具有反铁磁(或亚铁磁)有序状态，相关理论指出这些状态源于铁磁性原 子磁矩之间的直接交换作用和间接交换作用.直接交换作用的特征长度为0.1-0.3nm， 间接交换 作用可以长达1nm以上.1nm已经是实验室中人工微结构材料可以实现的尺度，所以，科学家 们开始了探索人工微结构中的磁性交换作用. 1986年德国物理学家彼得· 格伦贝格尔( Peter Grunberg )采用分子束外延(MBE)方法制备 了铁-铬-铁三层单晶结构薄膜.发现对于非铁磁层铬的某个特定厚度，没有外磁场时，两边铁 磁层磁矩是反平行的，这个新现象成为巨磁电阻( Giant magneto resistance，简称GMR)效应出 现的前提.进一步研究发现两个磁矩反平行时对应高电阻状态，平行时对应低电阻状态，两个 电阻的差别高达10%. 1988年法国物理学家阿尔贝· 费尔(Albert Fert)的研究小组将铁、 铬薄膜交替制成几十个周 期的铁-铬超晶格薄膜，发现当改变磁场强度时，超晶格薄膜的电阻下降近一半，磁电阻比率 达到50%.这个前所未有的电阻巨大变化现象被称为巨磁电阻效应. GMR效应的发现，导致了新的自旋电子学的创立.GMR效应的应用使计算机硬盘的容量 提高几百倍，从几百Mbit，提高到几百Gbit甚至上千Gbit. 阿尔贝· 费尔和彼得· 格伦贝格尔因 此获得2007年诺贝尔物理学奖. 【实验目的】 1. 了解多层膜GMR效应的原理. 2. 掌握GMR的磁阻特性. 3. 了解 GMR 传感器的结构、特点，掌握 GMR 传感器的使用方法.
电致、磁致伸缩材料功能及应用
二谈电致、磁致伸缩材料功能及应用一、电致伸缩材料在外电场作用下电介质所产生的与场强二次方成正比的应变，称为电致伸缩。
这种效应是由电场中电介质的极化所引起，并可以发生在所有的电介质中。
其特征是应变的正负与外电场方向无关。
在压电体中（见压电性），外电场还可以引起另一种类型的应变；其大小与场强成比例，当外场反向时应变正负亦反号。
后者是压电效应的逆效应，不是电致伸缩。
外电场所引起的压电体的总应变为逆压电效应与电致伸缩效应之和。
对于非压电体，外电场只引起电致伸缩应变。
电介质在电场作用下发生弹性形变的现象。
是压电效应的逆效应。
因电介质分子在电场中发生极化，沿电场方向排列的分子相互吸引而引起。
当场强大小发生周期性变化时，能引起材料沿电场方向发生振动。
若在电介质材料(如钛酸钡等)两端所加交变电压的频率与材料的固有频率相同时，材料将发生共振。
（1）电致伸缩效应与压电效应电致伸缩效应也是一种基本的机—电耦合效应，但是对它的实研究开展得较迟，因为电致伸缩是个二次效应，通常由其产生的形变非常小，给实验带来了困难，因此人们对它不太熟悉。
众所周知，电介质晶体在外电场作用下应变与电场的一般关系式=⋅+⋅⋅式中，第一项表示逆压电效应;d为压电系为: S d E M E E数，第二项表示电致伸缩效应;M为电极伸缩系数，它是由电场诱导极化而引起的形变与电场平方成正比。
逆压电效应仅在无对称中心晶体中才有;而电致伸缩效应则为所有电介质晶体都有，不过一般说来它是很微弱的。
压电单晶如石英、罗息盐等它们的压电系数比电致伸缩系数大几个数量级，结果在低于IMV/m的电场作用下只看到第一项的作用，即表现为压电效应。
在一般铁电陶瓷中，电致伸缩系数比压电系数大，在没有极化前虽然单个晶粒具有自发极化但它们总体不表现净的压电性。
在极化过程中净的极化强度被冻结(即剩余极化)并产生一个很强的内电场，如BaTIO。
陶瓷净的剩余极化产生一个27MV/m的内电场，这样高的内电场起了电致伸缩效应的偏压作用，因此极化后陶瓷在弱外电场作用下产生宏观线性压电效应。
巨磁电阻效应及应用实验报告
巨磁电阻效应及其应用2007年诺贝尔物理学奖授予了巨磁电阻( Giant magneto resistance,简称GMR)效应的发现者：法国物理学家阿尔贝·费尔(Albert Fert)和德国物理学家彼得·格伦贝格尔( Peter Grunberg )。
诺贝尔奖委员会说明：“这是一次好奇心导致的发现，但其随后的应用却是革命性的，因为它使计算机硬盘的容量从几百、几千兆，一跃而提高几百倍，达到几百G乃至上千G。
”凝聚态物理研究原子，分子在构成物质时的微观结构，它们之间的相互作用力，及其与宏观物理性质之间的联系。
人们早就知道过渡金属铁、钴、镍能够出现铁磁性有序状态。
量子力学出现后，德国科学家海森伯(W. Heisenberg，1932年诺贝尔奖得主)明确提出铁磁性有序状态源于铁磁性原子磁矩之间的量子力学交换作用，这个交换作用是短程的，称为直接交换作用。
图 1 反铁磁有序后来发现很多的过渡金属和稀土金属的化合物具有反铁磁有序状态，即在有序排列的磁材料中，相邻原子因受负的交换作用，自旋为反平行排列，如错误!未找到引用源。
所示。
则磁矩虽处于有序状态，但总的净磁矩在不受外场作用时仍为零。
这种磁有序状态称为反铁磁性。
法国科学家奈尔(L.E. F. Neel)因为系统地研究反铁磁性而获1970年诺贝尔奖。
在解释反铁磁性时认为，化合物中的氧离子(或其他非金属离子)作为中介，将最近的磁性原子的磁矩耦合起来，这是间接交换作用。
另外，在稀土金属中也出现了磁有序，其中原子的固有磁矩来自4f电子壳层。
相邻稀土原子的距离远大于4f电子壳层直径，所以稀土金属中的传导电子担当了中介，将相邻的稀土原子磁矩耦合起来，这就是RKKY型间接交换作用。
直接交换作用的特征长度为0.1～0.3nm，间接交换作用可以长达1nm以上。
1nm已经是实验室中人工微结构材料可以实现的尺度。
1970年美国IBM实验室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念，所谓的超晶格就是指由两种（或两种以上）组分（或导电类型）不同、厚度d极小的薄层材料交替生长在一起而得到的一种多周期结构材料。
磁电功能材料
磁电功能材料
磁电功能材料是一种新兴的功能材料，具有磁性和电性双重功能。
它可以将磁场和电场相互转换，即通过施加电场来控制磁性，或通过施加磁场来控制电性。
这种材料的应用非常广泛，涉及到电子、信息技术、传感器等领域。
在电子领域，磁电功能材料的应用主要体现在存储器和传输器件上。
磁电存储器是一种新型的存储器，它利用磁电材料的磁电效应来实现信息的存储和读取。
相比于传统的磁性存储器和电性存储器，磁电存储器具有更高的存储密度和更低的能耗。
另外，磁电传输器件也是一种新型的传输器件，它利用磁电效应来实现信号的传输，具有更快的传输速度和更低的功耗。
在信息技术领域，磁电功能材料的应用主要体现在传感器和液晶显示器上。
磁电传感器是一种新型的传感器，它利用磁电材料的磁电效应来检测磁场的变化，具有更高的灵敏度和更广泛的应用范围。
另外，磁电液晶显示器也是一种新型的显示器，它利用磁电效应来实现液晶分子的定向控制，具有更高的对比度和更低的功耗。
在传感器领域，磁电功能材料的应用主要体现在磁场传感器和应力传感器上。
磁电磁场传感器是一种新型的磁场传感器，它利用磁电材料的磁电效应来检测磁场的变化，具有更高的灵敏度和更广泛的应用范围。
另外，磁电应力传感器也是一种新型的应力传感器，它
利用磁电效应来实现应力的检测，具有更高的灵敏度和更广泛的应用范围。
磁电功能材料是一种非常有前途的功能材料，具有广泛的应用前景。
它的应用领域涉及电子、信息技术、传感器等多个领域，为人们的生活和工作带来了巨大的便利。
未来，随着磁电功能材料技术的不断进步，相信它的应用前景会更加广阔。
自旋力矩铁磁共振的应用及机理研究
自旋力矩铁磁共振的应用及机理研究自旋力矩铁磁共振的应用及机理研究自旋力矩铁磁共振（spin-torque ferromagnetic resonance, ST-FMR）是一种基于磁性材料中自旋转矩相互作用的现象。
它被广泛应用于磁性存储器、自旋电子器件等领域，为实现高性能、低能耗的设备提供了新思路。
自旋力矩铁磁共振基于自旋转矩的反转运动，其机理是自旋之间的相互作用。
在自旋转矩系统中，自旋力矩可以通过自旋－角动量相互作用和自旋－自旋相互作用实现。
在外加磁场作用下，自旋力矩发生预向性翻转，这种翻转可以通过磁化动力学的引入得到刺激，即自旋力矩铁磁共振。
自旋力矩铁磁共振的应用涵盖了许多领域。
在磁性存储器中，自旋力矩铁磁共振可以实现高密度的信息存储和读写。
与传统存储器相比，自旋力矩铁磁共振具有更快的速度和更低的功耗，可以提高存储器的性能。
在自旋电子器件中，自旋力矩铁磁共振可以用于实现磁性隧道结封装的磁阻效应。
这种磁阻效应可以用来传输和操作自旋信息。
另外，自旋力矩铁磁共振还可以应用于自旋霍尔效应、自旋传输和自旋操控等领域。
自旋力矩铁磁共振的实现和应用涉及到多个方面。
首先，必须有合适的材料作为磁性层，能够实现自旋力矩的翻转。
磁性层通常由过渡金属（如铁、镍等）和过渡金属与稀土元素的合金组成，通过合适的厚度和结构设计可调控自旋力矩的翻转速度。
其次，外加磁场和电流是实现自旋力矩铁磁共振的关键。
外加磁场可以产生磁化动力学力矩，促使自旋力矩的翻转。
电流通过自旋极化效应影响自旋力矩的翻转和能量耗散。
最后，需要适当的封装和探测技术来实现自旋力矩铁磁共振的观测和控制。
常用的封装技术有磁性隧道结封装、自旋霍尔效应等。
探测技术主要通过电阻和信号传感器来实现。
近年来，自旋力矩铁磁共振已成为磁存储和自旋电子学领域的研究热点。
研究者们通过改进材料性质、优化器件结构和引入新的物理机制，不断提高自旋力矩铁磁共振的效率和稳定性。
在此基础上，已经成功实现了自旋力矩铁磁共振的高速读写存储器、低功耗磁性逻辑器件等。
霍尔效应及其应用(修
霍尔效应及其应用霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。
1879年美国霍普金斯大学研究生霍尔在研究金属导电机理时发现了这种电磁现象，故称霍尔效应。
后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。
随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著、结构简单、形小体轻、无触点、频带宽、动态特性好、寿命长，因而被广泛应用于自动化技术、检测技术、传感器技术及信息处理等方面。
在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。
近年来，霍尔效应实验不断有新发现。
1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。
目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。
在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。
霍尔效应也是研究半导体性能的基本方法，通过霍尔效应实验所测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型，载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
【实验目的】(1) 了解霍尔效应产生的机理及霍尔元件有关参数的含义和作用。
(2) 学习利用霍尔效应研究半导体材料性能的方法及消除副效应影响的方法。
(3) 学习利用霍尔效应测量磁感应强度B 及磁场分布。
(4) 学习用最小二乘法和作图法处理数据。
【实验原理】(1) 霍尔效应霍尔效应从本质上讲，是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力的作用而引起的偏转。
当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷在不同侧的聚积，从而形成附加的横向电场。
这个现象叫做霍尔效应。
如图1.1所示，把一块半导体薄片放在垂直于它的磁感应强度为B 的磁场中（B 的方向沿Z 轴方向），若沿X 方向通以电流S I 时，薄片内定向移动的载流子受到的洛伦兹力B F 为：quB F B = ，其中q ,u 分别是载流子的电量和移动速度。
电与磁的相互作用
电与磁的相互作用从古至今，人类一直在探索电与磁的相互作用。
电与磁之间的联系，不仅深刻地影响了我们的日常生活，也在科学研究与技术发展中起到了重要的作用。
本文将介绍电与磁之间的相互作用原理、应用以及未来可能的发展。
一、电与磁相互作用的原理电与磁之间的相互作用主要基于麦克斯韦方程组，它描述了电荷和电流如何产生电场和磁场，并且互相影响。
根据这些方程，当电荷运动时会产生磁场，而变化的磁场则会产生电场。
这种相互关系称为电磁感应。
二、电与磁相互作用的应用1. 发电机与电动机：发电机通过机械能转变为电能，利用电磁感应原理。
当导体在磁场中运动时，磁场的变化会在导体内产生电动势，从而产生电流。
而电动机则将电能转变为机械能，通过电流在磁场中产生的力，驱动电动机转动。
2. 电磁感应炉：电磁感应炉利用电磁感应产生的热效应进行工业加热。
通过在感应线圈中通电，产生强磁场，当金属材料进入磁场时，由于电磁感应，材料内部生成涡流，摩擦产生的热能使材料迅速加热。
3. 电磁铁和电磁继电器：电磁铁通过在线圈中通电产生的磁力来吸引物体，常见于电磁锁、电磁刹车等设备中。
而电磁继电器是一种通过小电流控制大电流的电器开关设备，广泛应用于自动控制系统中。
4. 电磁波传播：电磁波是由电场和磁场通过电磁感应相互转化而产生的。
电磁波的传播在通信、无线电、雷达、卫星导航等方面起到了重要的作用。
三、电与磁相互作用的未来发展随着科技的进步，电与磁的相互作用将继续在各领域发挥重要作用，并有可能迈向更加广阔的领域。
1. 磁电效应：磁电效应是指材料在磁场中产生电场或者在电场中产生磁场的性质。
通过磁电效应，我们可以制造新型的传感器、换能器和存储器件，为电子器件的发展提供新的可能。
2. 量子自旋霍尔效应：自旋霍尔效应是指电子在材料中的自旋自发定向运动，通过电场控制，将电子分为不同的自旋态，可以在芯片中实现快速高效的信息传递和处理，对未来的量子计算机和信息技术有着巨大的潜力。
霍尔效应及应用(1)
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操作指南
• 实验装 置• 操作要点
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霍尔件实元 验装置
KH值
励磁线 圈
工作电 路
测量电 路
励磁电 路
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操作要点
1. 按装置连接电路，然后对Is, I m调零，此时UH应显 示为零；
2. 测量UH ～Is关系（保持Im＝0.6A）; 3. 测量UH ～Im关系（保持Is＝3.00mA）; 4. ，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
消除附加电压
为了减小附加效应对测量霍耳电压UH的影响， 我们采用对称测量法，即将I和B正反两个方向 组合出四种情况： U1(+I, +B) 、U2(+I ,-B)、 U3(-I ,-B) 和U4(-I ,B) 霍尔电压的测量结果为：
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霍尔元件中的附加效应
2.温差电效应引起的附加电压UE （厄廷好森效应） 3.热磁效应直接引起的附加电压UN （能斯特效应） 4. 热磁效应产生温差引起的附加电压UR（里纪－
勒杜克效应 ）
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皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下：
度d的关系：
VH
RH
IB d
式中RH为霍尔系数，它与载流子浓度n和载流子电
量q的关系：
RH
1 nq
若令霍尔灵敏度KH=RH/d，则 U H K H IB 6
霍尔元件中的附加效应
在霍尔效应建立的同时还会伴有其它附加效应 的产生，在霍尔元件上测得的电压是各种附加电 压叠加的结果。
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材料磁电效应的研究及应用摘要：磁电材料具有独特的磁电效应，能实现磁场与电场的相互转换，在磁电传感器、磁记录和微波器件等领域具有广泛的应用前景。
本文阐述了磁电效应的产生机理及其研究历史，重点介绍了磁电复合材料的分类及相应的制备方法和研究状况。
文章最后简述了磁电材料的几个主要应用方向。
关键词：磁电效应；磁电材料；复合材料；铁电；铁磁Research and Application of Magnetoelectric effectAbstract:With a unique magnetoelectric effect, magnetoelectric material can achieve the mutual transformation between magnetic and electric fields, which has extensive applications in the field of magnetic sensors, magnetic recording and microwave devices.In this paper, the basic mechanism of the magnetoelectric effect and its research history were illustrated. The classification of magnetoelectric composites, the corresponding preparation methods and its research status were emphatically introduced. Finally, several main application directions of magnetoelectric material were sketched briefly.Keywords: ：magnetoelectric effect；magnetoelectric Materials；composites；ferroelectric; ferromagnetic1引言作为新材料研究领域的核心，具有力、热、电、磁、声、光等特殊性能的功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用。
随着科学技术的高速发展和社会的进步，单一性能的材料有时很难满足新型功能器件对材料的要求。
因此，研究和制备具有多重性能的材料已成为当今材料领域的研究热点[1]。
而各种性能之间的耦合效应（例如压电、压磁、声光、电光、热释电等）为多重性能材料的研究与制备提供了可能。
众所周知，铁电材料具有铁电性、压电性、热释电效应、声光效应等一系列重要的特性，在铁电存储器、微电子机械系统(MEMS)等领域具有广泛的应用前景[2]。
铁磁材料是另外一类非常重要的功能材料，被广泛应用在磁记录、滤波器、传感器等领域[3]。
当一种材料具备多铁性时，各铁性（铁电性、铁磁性和铁弹性）之间的耦合作用有可能产生全新的物性，如铁磁-铁电之间的耦合产生新的磁电效应（Magnetoelectric effect，缩写为ME）。
磁电材料作为多铁性材料中很重要的一类，引起了材料科学工作者越来越多的关注。
磁电材料可以实现磁场能量与电场能量之间的相互转换，能够通过磁场控制电极化或者通过电场控制磁极化已成为一种非常重要的功能材料。
磁电材料在传感器、磁场探测、磁电能量转换、智能滤波器、磁记录等领域中有着十分诱人的潜在应用。
2概念和机理多铁性材料是指包含两种及两种以上铁的基本性能(铁电性、铁磁性、或者铁弹性)的材料，是一种聚集电性与磁性于一身的多功能材料[4]其中铁电性是指材料电荷在一定温度范围内具有自发极化，且可在外电场的作用下转向，呈宏观极化；铁磁性是指材料在一定温度范围内具有自发磁化，且可因外磁场的作用而转向，呈宏观磁性。
磁电效应是指外加电场可以改变介质的磁学性质，或者外加磁场能够改变介质的电极化性质，这种效应被称作磁电效应(magnetoelectric effect)[5]，而具有磁电效应的材料则被称为磁电材料或磁电体。
从广义上来说霍尔效应和自旋霍尔效应都是磁电效应，而这些效应甚至都不需要材料是磁性或铁电性，只要是导体或半导体就行[6]。
磁电效应可以分为正磁电效应，即磁场诱导介质电极化：P=aH，和逆磁电效应，即电场诱导介质磁极化：M=aE，其中P和M分别为诱导电极化强度和磁化强度，H和E为外加磁场和电场，a为磁电耦合系数。
人们常说的磁电效应一般都是指磁致电极化的正磁电效应。
由于磁电材料在外加磁场强度H的作用下产生电极化强度P，所以采用磁电转换系数α =∂P /∂H表征磁电效应的大小。
而实际中常用磁电电压转换系数αE= ∂E/∂H来表征磁电效应的大小，表示磁电材料在单位外加磁场强度H作用下，产生的电场强度E的大小，其中α=ε0εrεE (ε0为真空介电常数，εr为相对介电常数)。
另外，磁电材料两端的电势差V与外加磁场H的比值也常用来度量材料的磁电性能，即αV=∂V/∂H，其中αV=αE/d，d为磁电材料的厚度[7]。
磁电材料包括单相磁电材料和多相复合磁电材料，单相磁电材料是指材料中只有一种相结构，其包含纯单相物质，如BiFeO3、Cr2O3、YMnO3等，以及单相固溶体，如BiFeO3-BaTiO3等，而多相复合磁电材料是指材料中一般包含两种相结构，即铁电相与铁磁相，并且两相保持各自的性质。
对于单相磁电材料，又可分为磁-电材料与铁电-铁磁性材料，磁-电材料是指只具有自旋-轨道有序，而不具有铁电有序的物质，因此该种材料对外不显铁电性，如Cr2O3、GaFeO3、Y3Fe5O12等材料，铁电-铁磁性材料是指具有自发的自旋磁化和铁电极化的磁电材料，即具有铁电性(或反铁电性)，又具有铁磁性(或反铁磁性) [8]。
对于单相磁电材料，从本质上来说,磁电效应的产生源于电子同时是电荷和自旋的载体。
材料的磁性来源于电子的自旋磁矩和轨道磁矩，这样外加电场能够通过静电力的作用来改变电子的自旋状态，从而改变物质的磁性。
另一方面，电子的运动状态则直接和间接地决定了物质的介电性质，这样外加磁场能够通过静磁力和洛仑兹力的作用改变电子的运动状态，从而改变物质的介电性质。
综上所述，就有可能通过电子的运动让外电场(磁场)与物质的磁性(介电性质)关联。
按照载流子的不同，磁电效应机理大致分成了两类：一类是原子(离子)位移型，一类是纯电子(极化载流子)移动型。
两者的主要区别在于前者涉及晶格运动，而后者晶格几乎保持不变[9]。
对于多相复合材料，磁电效应的产生一般认为是磁电材料中铁电相的压电效应与铁磁相的磁致伸缩效应的乘积效应, 其取决于复合材料内部的磁-机-电相互耦合作用[10]。
耦合作用可用公式表示如下： =⨯磁机械磁电效应机械电或 =⨯电机械逆磁电效应机械磁 其中“磁”、“机械”、“电”分别表示磁场、机械应变（或者应力）和电场。
当在外加磁场的作用下时，磁致伸缩相因磁致伸缩效应产生的应变和应力，通过粘接层传递给压电相，并由于逆压电效应产生极化电压/电场，从而实现磁电转换。
反之，对磁电复合材料施加一电场，材料中的压电相由于逆压电效应产生应力，应力传递给磁致伸缩相，磁致伸缩相由于压磁效应产生磁化状态变化，这即是逆磁电效应。
其磁电作用的机理可用图1表示。
图1铁性材料和多铁材料相互作用示意图[11]此外，由于磁电层合结构的均匀对称性，层内纵向振动是在正弦时变磁场的激励下所产生的，当外加时变激励磁场工作在磁电层合材料的固有频率附近时，磁电层合材料将产生谐振，该状态下的磁电系数将会显著增大，即产生谐振磁电效应。
3磁电效应研究历史电和磁是自然界最基本的物理现象之一，人类在文明发展初期就已经认识了这两种现象，开始了断续的研究并留下了文字记载[12]。
18世纪麦克斯韦提出的以其名字命名的方程组[13]奠定了电磁学理论的基础,表明电和磁不是两个完全独立的现象，它们之间存在相互耦合，即变化的电场可以产生磁场，变化的磁场可以产生电场，电场和磁场统一在电磁场这一大框架下。
1894年，P.Curie提出了对称性原理，基于对物理现象的原因和结果的对称性及非对称性的考虑，他大胆提出有可能用磁场使非运动介质电极化或者用电场使非运动介质磁极化[14]。
Curie的这个论断具有相当的想象力，大大超越了他所在的时代。
在随后的几十年中，那些被Curie的惊人论断所鼓舞而开展的实验绝大多数无功而返[15]。
但是在这个阶段，磁电效应的相关概念也逐渐形成，比如“magnetoelec-tric”这个词就是由Debye[16]在1926年提出来的，尽管他当时认为这种效应不太可能实现。
20世纪50年代末，前苏联科学家Lan-dau和Lifshitz认识到时间反演对称性必须被考虑进来，因为物质磁性的产生对应着时间反演对称性的破缺；在此基础上，他们提出可以在磁性结构中实现磁电效应和压磁效应(piezomagnetic effect)[17]。
紧接着，1959年Dzyaloshinskii就在理论上根据对称性的要求预言了Cr2O3的反铁磁相存在磁电效应[18]，而这一点很快被相关实验所证实。
Cr2O3磁电材料的发现掀起了磁电效应研究的小高潮，此后被发现具有磁电效应的材料还有Ti2O3，GaFeO3，一些磷酸盐和石榴石系列等。
到1973年第一届晶体中的磁电交互现象研讨会(MagnetoelectricInteraction Phenomena in Crystals, MEIPIC)召开时，已陆续有八十多种材料被证明具有磁电效应[19]。
1948年Tel-legen提出复合磁电材料[20]的概念，但直到1972年由van Suchtelen提出的方案才使这个概念真正可行，并进而由van den Boomgard等在BaTiO3/CoFe2O4体系上实现了这一点[21]。
复合磁电材料的磁电耦合系数比单相磁电材料提高了近百倍，达到了实际使用的要求。
但是受制于当时复合材料的制备技术以及社会应用范围较窄，关于磁电复合材料的研究并没有受到足够的重视。
随着理论研究手段特别是计算工具的长足进步，以及材料制备工艺和检测技术的不断提高，特别是现代信息社会对新型信息功能器件的迫切需求。
磁电效应研究于本世纪初迎来真正井喷，如图2所示。
近几年来，国际上关于多铁性材料研究成果的总结己有一些综述文章，国内多位学者也对多铁性研究的不同方面作了较全面的综述，对推动国内多铁性材料研究起了较大的作用。
当前多铁性材料的研究发展越来越快，分支也越来越多[22]。
值得注意的是美国Science杂志把多铁体列为2008年值得关注的7大研究热点之一。