Исследование аномалий магнитоэлектрических и магнитоупругих свойств монокристаллов ферробората GdFe₃(BO₃)₄ при фазовых переходах

Abstract

Проведено экспериментальное и теоретическое исследование трансформации различных свойств монокристаллов ферробората гадолиния при спонтанных и индуцированных сильным магнитным полем до 200 кЭ фазовых переходах. Особое внимание уделено выявлению роли магнитоэлектрических взаимодействий и их изменению при спин-переориентационных переходах, сопровождаемых изменением магнитной симметрии. С этой целью изучены магнитоупругие и магнитоэлектрические свойства системы в широком температурном интервале для двух ориентаций магнитного поля - Н||с и H⟂с и найдено принципиальное различие характера полевых зависимостей магнитострикции и электрической поляризации. В рамках симметрийного подхода для системы GdFe₃(BO₃)₄ предложено описание магнитных структур и их превращений и дана интерпретация экспериментально обнаруженных свойств.

Проведено експериментальне і теоретичне дослідження трансформації різних властивостей монокристал ів фероборату гадолінія при спонтанних і індукованих сильним магнітним полем до 200 кЕ фазових переходах. Особливу увагу приділено виявленню ролі магнітоелектричних взаємодій і їхній зміні при спін-переорієнтаційних переходах, супроводжуваних зміною магнітної симетрії. З цією метою вивчено магнітоупругі і магнітоелектричні властивості системи у широкому температурному інтервалі для двох орієнтацій магнітного поля — Н||с і H⟂с та знайдено принципову відмінність характеру польових залежностей магнітострикції й електричної поляризації. У рамках симетрійного підходу для системи GdFe₃(BO₃)₄ запропоновано опис магнітних структур і їхніх перетворень і дана інтерпретація експериментально виявлених властивостей.

Experimental and theoretical studies into transformations of different properties of gadolinium ferroborate single crystals at phase transitions both spontaneous and induced by strong magnetic fields up to 200 kOe have been carried out. The role of magnetoelectric interactions and their transformations at spin reorientational transitions accompanied by changes of the magnetic symmetry was of special interest. Following this approach the magnetoelastic and magnetoelectric properties of the system under consideration were studied for two magnetic field orientations H||c and H⟂c in a wide temperature range, and the characteristic field dependencies of magnetostriction and electric polarization differed essentially. In the framework of the group-theoretical approach we propose a description of magnetic structures and their transformations. An interpretation of the experimentally revealed properties is also provided.