Магнитоэлектрический эффект в парамагнетике Nd3Ga5SiO14

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В монокристаллах тригонального нецентросимметричного парамагнетика Nd3Ga5SiO14 обнаружена индуцированная магнитным полем H электрическая поляризация. В небольших полях она квадратична по H и для компонент в базисной ab плоскости описывается двумя магнитоэлектрическими восприимчивостями (α1 и α2), а вдоль тригональной оси c проявляется только начиная с членов четвертого порядка, ∼H4. В сильных магнитных полях при низких температурах, когда магнитные моменты Nd3+ насыщаются, зависимость поляризации от поля качественно меняется и приближается к квазилинейной для всех кристаллографических направлений, а ее величина сильно возрастает (до 250 мкКл/м2 вдоль оси c при 5 Тл). Дано количественное описание наблюдаемых в Nd3Ga5SiO14 эффектов на основе спин-гамильтониана иона Nd3+ в локальных низкосимметричных (С2) позициях с учетом допускаемого симметрией магнитоэлектрического взаимодействия. На базе локальных восприимчивостей ионов Nd3+ построены нелинейные по H магнитоэлектрические инварианты, учитывающие неэквивалентность их намагничивания и позволяющие описать наблюдаемые полевые, температурные и ориентационные зависимости поляризации с помощью нескольких магнитоэлектрических параметров.

Об авторах

А. А Мухин

Институт общей физики им. А. М.Прохорова РАН

Email: mukhin@ran.gpi.ru
Москва, Россия

В. Ю Иванов

Институт общей физики им. А. М.Прохорова РАН

Москва, Россия

А. М Кузьменко

Институт общей физики им. А. М.Прохорова РАН

Москва, Россия

А. Ю Тихановский

Институт общей физики им. А. М.Прохорова РАН

Москва, Россия

Б. В Миль

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Москва, Россия

Список литературы

  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 J. 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. M. M. Vopson, Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences 40, 223 (2014).
  5. А. П. Пятаков, А. К. Звездин, УФН 182, 593 (2012).
  6. H. Schmid, Ferroelectrics 252, 41 (2001).
  7. K.-C. Liang, R. P. Chaudhury, B. Lorenz, Y. Y. Sun, L. N. Bezmaternykh, V. L. Temerov, and C. W. Chu, Phys. Rev. B 83, 180417(R) (2011).
  8. R. P. Chaudhury, B. Lorenz, Y. Y. Sun, L. N. Bezmaternykh, V. L. Temerov, and C. W. Chu, Phys. Rev. B 81, 220402 (2010).
  9. A. M. Kadomtseva, Yu. F. Popov, G. P. Vorob’ev, N. V. Kostyuchenko, A. I. Popov, A. A. Mukhin, V. Yu. Ivanov, L. N. Bezmaternykh, I. A. Gudim, V. L. Temerov, A. P. Pyatakov, and A. K. Zvezdin, Phys. Rev. B 89, 014418 (2014).
  10. В. Ю. Иванов, А. М. Кузьменко, А. А. Мухин, Письма в ЖЭТФ 105(7), 430 (2017).
  11. B. V. Mill, A. V. Butashin, G. G. Khodzhabagyan, E. L. Belokoneva, N. V. Belov, Dokl. Akad. Nauk USSR 264, 1395 (1982).
  12. B.V. Mill and Yu. V. Pisarevsky, Proc. IEEE/EIA Intern. Frequency Control Symp., Kansas City, Missouri, USA (2000), p. 133.
  13. А. А. Каминский, Б. В. Милль, С. Э. Саркисов, Физика и спектроскопия лазерных кристаллов, Наука, М. (1986), c. 197.
  14. H. Lan, F. Liang, Zh. Lin, H. Yu, H. Zhang, and J. Wang, International Journal of Optics 2017, 2980274, (2017).
  15. V. Yu. Ivanov, A. A. Mukhin, A. S. Prokhorov, and B. V. Mill, Solid State Phenomena 152-153, 299 (2009).
  16. K. Marty, P. Bordet, V. Simonet, M. Loire, R. Ballou, C. Darie, J. Kljun, P. Bonville, O. Isnard, P. Lejay, B. Zawilsi, and C. Simon, Phys. Rev. B 81, 054416 (2010).
  17. K. Marty, V. Simonet, E. Ressouche, R. Ballou, P. Lejay, and P. Bordet, Phys. Rev. Lett. 101, 247201 (2008).
  18. H. D. Zhou, L. L. Lumata, P. L. Kuhns, A. P. Reyes, E. S. Choi, N. S. Dalal, J. Lu, Y. J. Jo, L. Balicas, J. S. Brooks, and C. R. Wiebe, Chem. Mater. 21, 156 (2009).
  19. N. Lee, Y. J. Choi, and S. W. Cheong, Appl. Phys. Lett. 104, 1 (2014).
  20. H. Narita, Y. Tokunaga, A. Kikkawa, Y. Taguchi, Y. Tokura, and Y. Takahashi, Phys. Rev. B 94, 094433 (2016).
  21. A. Y. Tikhanovskii, V. Yu. Ivanov, A. M. Kuzmenko, A. M. Balbashov, Z. Wang, V. Skumryev, and A. A. Mukhin, Phys. Rev. B 105, 104424 (2022).
  22. P. Bordet, I. Gelard, K. Marty, A. Ibanez, J. Robert, V. Simonet, B. Canals, R. Ballou, and P. Lejay, J. Phys. Condens. Matter 18, 5147 (2006).
  23. H. D. Zhou, B. W. Vogt, J. A. Janik, Y. J. Jo, L. Balicas, Y. Qiu, J. R. D. Copley, J. S. Gardner, and C. R. Wiebe, Phys. Rev. Lett. 99, 1 (2007).
  24. A. Zorko, F. Bert, P. Mendels, P. Bordet, P. Lejay, and J. Robert, Phys. Rev. Lett. 100, 147201 (2008).
  25. V. Simonet, R. Ballou, J. Robert, B. Canals, F. Hippert, P. Bordet, P. Lejay, P. Fouquet, J. Ollivier, and D. Braithwaite, Phys. Rev. Lett. 100, 1 (2008).
  26. J. Robert, V. Simonet, B. Canals, R. Ballou, P. Bordet, P. Lejay, and A. Stunault, Phys. Rev. Lett. 96, 197205 (2006).
  27. H. D. Zhou, C. R. Wiebe, Y.-J. Jo, L. Balicas, R. R. Urbano, L. L. Lumata, J. S. Brooks, P. L. Kuhns, A. P. Reyes, Y. Qiu, J. R. D. Copley, and J. S. Gardner, Phys. Rev. Lett. 102, 067203 (2009).
  28. A. Zorko, F. Bert, P. Mendels, K. Marty, and P. Bordet, Phys. Rev. Lett. 104, 3 (2010).
  29. X. S. Xu, T. V. Brinzari, S. McGill, H. D. Zhou, C. R. Wiebe, and J. L. Musfeldt, Phys. Rev. Lett. 103, 267402 (2009).
  30. L. Weymann, L. Bergen, Th. Kain, A. Pimenov, A. Shuvaev, E. Constable, D. Szaller, A. Pimenov, B. V. Mill, A. M. Kuzmenko, V. Yu. Ivanov, N. V. Kostyuchenko, A. I. Popov, A. K. Zvezdin, A. A. Mukhin, and M. Mostovoy, Npj Quantum Mater. 5, 61 (2020).
  31. A. Yu. Tikhanovskii, V. Yu. Ivanov, A. M. Kuzmenko, E. Constable, A. Pimenov, and A. A. Mukhin, Phys. Rev. B 110, 014409 (2024).
  32. А. К. Звездин, Г. П. Воробьев, А. М. Кадомцева, Ю. Ф. Попов, А. П. Пятаков, Л. Н. Безматерных, А. В. Кувардин, Е. А. Попова, Письма в ЖЭТФ 83, 600 (2006).
  33. А. М. Кадомцева, Ю. Ф. Попов, Г. П. Воробьев А. П. Пятаков, С. С. Кротов, К. И. Камилов, В. Ю. Иванов, А. А. Мухин, А. К. Звездин, А. М. Кузьменко, Л. Н. Безматерных, И. А. Гудим, В. Л. Темеров, ФНТ 36, 640 (2010).
  34. A. I. Popov, D. I. Plokhov, and A. K. Zvezdin, Phys. Rev. B 87, 024413 (2013).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).