Магнитодиэлектрический и магнитопьезоэлектрические эффекты в NdFe₃(BO₃)₄

Abstract

Систематически исследованы магнитодиэлектрический (магнитоемкость) и магнитопьезоэлектрические эффекты в ферроборате неодима. Подтверждено существование обнаруженного ранее в ферроборате самария магнитопьезоэлектрического эффекта, заключающегося в косвенной перенормировке пьезомодуля в результате совместного действия магнитоэлектрического и магнитоупругого механизмов. Обнаружены проявления эффекта нового типа — прямая перенормировка пьезоэлектрического взаимодействия в магнитоупорядоченной фазе. Оценено соотношение вкладов редкоземельной и железной систем в магнитоэлектрическое взаимодействие. Показано, что последняя играет роль балласта, затрудняющего ориентационные колебания магнитной структуры в целом. На плоскости Н–Т параметров определены границы существования геликоидальной фазы. Дана феноменологическая интерпретация изученных эффектов.

Систематично досліджено магнітодіелектричний (магнітоємніть) та магнітоп’єзоелектричні ефекти в феробораті неодиму. Підтверджено існування магнітоп’єзоелектричного ефекту, що полягає в непрямій перенормировці п’єзомодуля в результаті спільної дії магнітоелектричного й магнітoпружного механізмів, який раніше був виявлений в феробораті самарію. Виявлено прояви ефекту нового типу — прямої перенормировки п’єзоелектричної взаємодії у магнітовпорядкованій фазі. Оцінено співвідношення внесків рідкісноземельної й залізної систем у магнітоелектричну взаємодію. Показано, що остання відіграє роль баласту, який утрудняє орієнтаційні коливання магнітної структури в цілому. На площині Н–Т параметрів визначено границі існування гелікоідальної фази. Наведено феноменологічну інтерпретацію вивчених ефектів.

Magnetodielectric (magnetocapacitance) and magnetopiezoelectric effects in neodymium ferroborate are systematically investigated. The existence of a previously observed magnetopiezoelectric effect in samarium ferroborate is confirmed. This effect consists in indirect renormalization of the piezoelectric modulus as a result of the combined action of the magnetoelectric and magnetoelastic mechanisms. The manifestation of a new type of phenomena—direct renormalization of the piezoelectric interaction in a magnetically ordered phase—is observed. The ratio of the contributions of the rare-earth and iron systems to the magnetoelectric interaction is estimated. It is shown that the latter plays a ballast role, impeding orientation fluctuations of the magnetic structure as a whole. The boundaries of existence of the helicoidal phase on the H-T plane are determined. The phenomenological interpretation of the studied effects is given.