Observation of Magnetic-Field-Induced Electric Polarization in Terbium Orthoferrite

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In TbFeO3 orthoferrite at temperatures below the antiferromagnetic ordering temperature for the terbium subsystem (∼3.2 K), the electric polarization Pa(Hb) induced by a magnetic field Hb along the a axis is found. Such polarization is accompanied by anomalies related to metamagnetic (for Tb) and spin-reorientation (for Fe) transitions. At low magnetic fields |H| < Hcr1 ∼ 5 kOe, the Pa(Hb) dependence exhibits a strong hysteresis and has a “butterfly” shape, while in intermediate-field magnetic configurations, |Hcr1| < |H| < |Hcr2| ~ 18 kOe, the sign of the polarization is determined by the sign of an applied electric field, and the Pa(Hb) dependence turns out to be nonmonotonic. A qualitative explanation of the observed effects is given in the framework of a symmetry analysis of the allowed magnetoelectric interactions in the field-induced magnetic structures.

About the authors

V. Yu Ivanov

Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Email: mukhin@ran.gpi.ru
119991, Moscow, Russia

A. M Kuz'menko

Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Email: mukhin@ran.gpi.ru
119991, Moscow, Russia

A. Yu Tikhanovskiy

Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Email: mukhin@ran.gpi.ru
119991, Moscow, Russia

A. A Pronin

Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Email: mukhin@ran.gpi.ru
119991, Moscow, Russia

A. A Mukhin

Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: mukhin@ran.gpi.ru
119991, Moscow, Russia

References

  1. S. Dong, J.-M. Liu, S.-W. Cheong, and Z. Ren, Adv. Phys. 64, 519 (2015).
  2. Multiferroic Materials: Properties, Techniques, and Applications, ed. by Junling Wang, CRC Press Talor & Frencis Group. Boca Raton, London, N.Y. (2017), 387 p.
  3. N. A. Spaldin, Proc. R. Soc. A 476, 20190542 (2020).
  4. А. М. Кадомцева, А. К. Звездин, Ю. Ф. Попов, А. П. Пятаков, Г. П. Воробьев, Письма в ЖЭТФ 79, 705 (2004).
  5. А. К. Звездин, А. А. Мухин, Письма в ЖЭТФ 88, 581 (2008)
  6. A. K. Zvezdin and A. A. Mukhin, Sov. Phys. JETP Lett. 88, 505 (2008).
  7. T. Kimura and Y. Tokura, J. Phys.: Condens. Matter 20, 434204 (2008).
  8. E. F. Bertaut, J. Mareschal, and G. F. De Vries, J. Phys. Chem. Solids 28, 2143 (1967).
  9. E. F. Bertaut, J. Chappert, J. Mareschal, J. P. Rebouilziat, and J. Sivardisre, Solid State Commun. 5, 293 (1967).
  10. J. E. Bouree and J. Hammann, J. Phys. (Paris) 36, 391 (1975).
  11. К. П. Белов, А. К. Звездин, А. А. Мухин, ЖЭТФ 76, 1100 (1979)
  12. K. P. Belov, A. K. Zvezdin, and A. A. Mukhin, JETP 49, 557 (1979).
  13. R. Bidaux, J. E. Fouree, and J. Hammann, J. Phys. (Paris) 36, 803 (1975).
  14. К. П. Белов, А. К. Звездин, А. М. Кадомцева, Н. Б. Крынецкий, А. А. Мухин, ЖЭТФ 76, 1421 (1979)
  15. K. P. Belov, A. K. Zvezdin, A. M. Kadomtseva, N. B. Krynetskii, and A. A. Mukhin, JETP 49, 723 (1979).
  16. Y. Cao, M. Xiang, W. Zhao, G. Wang, Z. Feng, B. Kang, A. Stroppa, J. Zhang, W. Ren, and S. Cao, J. Appl. Phys. 119, 063904 (2016).
  17. S. Artyukhin, M. Mostovoy, N. P. Jensen et al. (Collaboration), Nat. Mater. 11, 694 (2012).
  18. T. Yamaguchi and K. Tsushima, Phys. Rev. B 8, 5187 (1973).
  19. А. К. Звездин, В. М. Матвеев, А. А. Мухин, А. И. Попов, Редкоземельные ионы в магнито-упорядоченных кристаллах, Наука, М. (1985), 294 с.
  20. Y. Tokunaga, S. Iguchi, T. Arima, and Y. Tokura, Phys. Rev. Lett. 101, 097205 (2008).
  21. Y. Tokunaga, N. Furukawa, H. Sakai, Y. Taguchi, T. Arima, and Y. Tokura, Nat. Mater. 8, 558 (2009).
  22. Y.-Q. Song, W.-P. Zhou, Y. Fang, Y.-T. Yang, L.-Y. Wang, D.-H. Wang, and Y.-W. Du, Chin. Phys. B 23, 077505 (2014).
  23. T. N. Stanislavchuk, Y. Wang, S.-W. Cheong, and A. A. Sirenko, Phys. Rev. B 95, 054497 (2017).
  24. L. Weymann, L. Bergen, T. Kain et al. (Collaboration), npj Quantum Mater. 5, 61 (2020).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».