Прогресс в изучении сегнетомагнитных кристаллов (Обзор)

Abstract

Дан краткий обзор исследований сегнетомагнитных кристаллов за прошедшие 50 лет после их открытия Г.А. Смоленским с сотрудниками. В первые десятилетия активно велся синтез монокристаллов и твердых растворов сегнетомагнитных веществ и были получены первые свидетельства взаимодействия сегнетоэлектрической и магнитной подсистем. Были открыты два первых колоссальных магнитоэлек-трических (МЭ) эффекта в никель-иодистом бораците. Теория качественно объясняла наблюдаемые и предсказывала новые МЭ явления. В дальнейшем класс сегнетомагнетиков расширился, появились соединения, в которых электрическая поляризация индуцировалась спиральной магнитной структурой. Совершенствовалась измерительная техника. Открытие нового оптического метода генерации второй гармоники в конце ХХ столетия подготовило новый ренессанс в МЭ исследованиях. В настоящее время открыт целый ряд новых колоссальных МЭ эффектов, свидетельствующих о реализации перекрестного МЭ контроля электрических (магнитных) свойств кристалла магнитным (электрическим) полем. Дается характеристика обнаруженных в последние годы наиболее значительных МЭ эффектов. Отмечается перспективность сегнетомагнетиков с электрической поляризацией электронной природы (соединения со смешанной валентностью, полупроводники).

Дано стислий огляд вивчення сегнетомагнітних кристалів за 50 років після їх відкриття Г.А. Смоленським із співробітниками. У перші десятиліття активно синтезувалися монокристали та тверді розчини сегнетомагнітних речовин та було одержано перші свідоцтва взаємодії сегнетоелектричної та магнітної підсистем. Було відкрито перші два колосальні магнітоелектричні (МЕ) ефекти у нікель-іодистому борациті. Теорія якісно пояснювала спостережені МЕ явища та передвіщала нові. Надалі клас сегнетомагнетиків поширився, з’явилися сполуки, у яких спіральна магнітна структура індукувала електричну поляризацію. Вимірювальна техніка удосконалювалась. Відкриття нового оптичного методу генерації другої гармоніки при кінці ХХ століття підготувало наступ нового ренесансу у МЕ дослідженнях. У теперішній час відкрито ряд нових колосальних МЕ ефектів, які свідчать про реалізацію перехресного МЕ контролю електричних (магнітних) властивостей кристалу магнітним (електричним) полем. Дається характеристика найбільш значним МЕ явищам, які спостерігаються в останні роки. Відмічається перспективність сегнетомагнетиків з електричною поляризацією електронного походження (сполуки із змішаною валентністю, напівпровідники).

The investigations of ferroelectromagnets for the last 50 years after their discovery by G.A. Smolenskii with collaborators are reviewed. Firstly the monocrystals and the solid solutions were synthesized and the evidence for the interaction of ferroelectric and magnetic subsystems was revealed. The first two colossal magnetoelectric (ME) effects in nickel-iodine boracite were observed. The theoretic investigations explained qualitatively the observed ME effects and predicted new ones. Further the crystals with electric polarization induced by a spiral magnetic structure were discovered. The techniques of scientific measurements was improved. The discovery of a new optical method of the second harmonic generation in the end of the XX century paved the way for new renascence in ME researches. At present some new colossal ME effects were discovered which showed the reality of the mutual control of electric (magnetic) properties by magnetic (electric) field in crystal. The most significant ME effects observed in the last few years are reviewed. The ferroelectromagnets with electric polarization of an electron nature (compounds with mixed valency, semiconductors) are seemed to be most promissing for the future ME searching.