Магнитоэлектрический эффект в антиферромагнитном LiCoPO₄ в импульсном магнитном поле

Abstract

Проведены исследования магнитоэлектрического эффекта в монокристаллическом LiCoPO₄ (TN = 21,8 К) в сильном импульсном магнитном поле, разрушающем антиферромагнитную структуру спинового упорядочения кристалла. Измерена электрическая поляризация вдоль кристаллографической оси a, индуцируемая магнитным полем H||b. Выявлены новые особенности поведения электрической поляризации в магнитном поле — всплеск поляризации в окрестности поля первого магнитного перехода H₁ = 123 кЭ, возвратное появление электрической поляризации при втором магнитном переходе H₂ = 210 кЭ и ее плавное уменьшение до нуля при подходе к третьему переходу H₃ = 263 кЭ. Рассмотрены варианты возможных магнитных структур высокополевых фаз, согласующиеся с их намагниченностью и электрической поляризацией. Наблюдавшаяся линейная зависимость поляризации от напряженности поля в исходной антиферромагнитной фазе и исчезновение поляризации в первой высокополевой фазе хорошо согласуются с результатами более ранних исследований магнитоэлектрического эффекта в LiCoPO₄ [J.-P. Rivera, Ferroelectrics 161, 147 (1994); H. Wiegelman, Magnetoelectric Effects in Strong Magnetic Fields, PhD Thesis, University of Konstanz, Konstanz (1995)].

Проведено дослідження магнітоелектричного ефекту в монокристалічному LiCoPO₄ (TN = 21,8 К) у сильному імпульсному магнітному полі, що руйнує антиферомагнітну структуру спінового впорядкування кристала. Виміряно індуковану магнітним полем H||b електричну поляризацію вздовж кристалографічної осі a. Виявлено нові особливості поведінки електричної поляризації в магнітному полі — сплеск поляризації поблизу поля першого магнітного фазового переходу H₁ = 123 кЕ, повторне виникнення електричної поляризації при другому фазовому переході H₂ = 210 кЕ та її плавне зменшення до нуля при підході до третього переходу H₃ = 263 кЕ. Розглянуто варіанти можливих магнітних структур високопольових фаз, що узгоджуються з їх намагніченістю і електричною поляризацією. Спостережена лінійна залежність поляризації від напруженості поля у вихідній антиферомагнітній фазі та зникнення поляризації в першій високопольовій фазі добре узгоджуються з результатами попередніх досліджень магнітоелектричного ефекту в LiCoPO₄ [J.-P. Rivera, Ferroelectrics 161, 147 (1994); H. Wiegelman, Magnetoelectric Effects in Strong Magnetic Fields, PhD Thesis, University of Konstanz, Konstanz (1995)].

The magnetoelectric effect in the LiCoPO₄ single crystal (TN = 21.8 K) in a strong pulsed magnetic field that destroys the antiferromagnetic spin ordering of the crystal were investigated. The electric polarization along the crystallographic axis a induced by magnetic field H||b was measured. The new features of electric polarization in magnetic field – peak of polarization near field of the first magnetic phase transition at H₁ = = 123 kOe, the re-entrant electric polarization at the second phase transition H₂ = 210 kOe and its gradual reduction to zero with approaching the third phase transition at H₃ = 263 kOe were found. The possible spin structures of the high-field magnetic phases that are in accordance with their magnetization and electric polarization have been considered. Observations of the linear in magnetic field polarization in the initial antiferromagnetic phase and disappear of polarization in the first high-field phase are in good agreement with previous studies magnetoelectric effect in LiCoPO₄ [J.-P. Rivera, Ferroelectrics 161, 147 (1994); H. Wiegelman, Magnetoelectric Effects in Strong Magnetic Fields, PhD Thesis, University of Konstanz, Konstanz (1995)].