Магнитоэлектрические и магнитоупругие свойства редкоземельных ферроборатов

Анотація

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 T_N 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 T_N. 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.