Low Temperature Physics: 36, 511 (2010); https://doi.org/10.1063/1.3457390 (11 pages)
Физика Низких Температур: Том 36, Выпуск 6 (Июнь 2010), c. 640-653    ( к оглавлению , назад )

Магнитоэлектрические и магнитоупругие свойства редкоземельных ферроборатов

А.М. Кадомцева, Ю.Ф. Попов, Г.П. Воробьев, А.П. Пятаков, С.С. Кротов, К.И. Камилов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Воробьевы горы, г. Москва, 119991, Россия
E-mail: kadomts@plms.ru

В.Ю. Иванов, А.А. Мухин, А.К. Звездин, А.М. Кузьменко

Институт физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва, 119991, Россия

Л.Н. Безматерных, И.А. Гудим, В.Л. Темеров

Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН, г. Красноярск, 660036, Россия

Статья поступила в редакцию 5 ноября 2009 г., после переработки 12 декабря 2009 г.

Аннотация

Проведены комплексные исследования магнитных, электрических, магнитоэлектрических и магнитоупругих свойств редкоземельных ферроборатов RFe3(BO3)4 (R = Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er), а также ферробората иттрия YFe3(BO3)4. Установлена сильная зависимость не только магнитных, но и магнитоэлектрических свойств от типа редкоземельного иона, в частности от его анизотропии, которая определяет как магнитную структуру, так и значительный вклад в электрическую поляризацию. Это проявляется в сильной температурной зависимости поляризации ниже точки Нееля TN и ее специфической полевой зависимости, которая определяется конкуренцией внешнего и обменного f–d-полей. Выявлена тесная корреляция магнитоупругих свойств ферроборатов с магнитоэлектрическими и магнитными аномалиями при индуцированных магнитным полем фазовых переходах. Обнаружено, что в легкоплоскостных ферроборатах наряду с индуцированной магнитным полем электрической поляризацией возникает ниже точки Нееля и спонтанная поляризация. Сегнетоэлектрическое упорядочение в ферроборатах носит несобственный характер, обуслoвливающий сильную магнитоэлектрическую связь ниже TN. Помимо антиферромагнитного фазового перехода впервые рассмотрены особенности структурного фазового перехода, сопровождаемого аномалиями диэлектрических и магнитоэлектрических свойств. В рамках подхода Ландау детально проанализирован характер диэлектрических аномалий при структурном переходе.

PACS: 75.80.+q Магнитомеханические эффекты, магнитострикция.

Ключевые слова: мультиферроики, ферробораты, спонтанная электрическая поляризация, структурные фазовые переходы.