日本語AIでPubMedを検索
オルトフェライトErFeO単結晶における異方性・非線形磁気誘電効果
Anisotropic and nonlinear magnetodielectric effects in orthoferrite ErFeO single crystals.
PMID: 32678242 DOI: 10.1038/s41598-020-68800-x.
抄録
希土類オルトフェライトでは、強相関な秩序パラメータが徹底的に研究されており、マルチフェロイック特性や磁電特性などの多機能性の発見を目指しています。私たちは、単結晶オルソフェライトErFeOの磁電特性の詳細な測定から、高度な異方性と非線形な磁電効果を発見しました。等温誘電率は、外部電場と磁場の相対的な配向によって形や符号が変化するが、これはスピン-フォノン結合に起因するものと考えられる。さらに、電場と磁場の両方がc軸に沿って存在する誘電率では、Erスピンの秩序温度T=3.4K以下でスピンフロップ転移に密接に関連した2つの対称的なシャープな異常を示した。このような電気的・磁気的性質の関係は、ErとFeの磁気モーメントの交換結合による磁歪が原因ではないかと考えられる。この結果は、オルトフェライト化合物の重要な特性を示すものであり、磁電機能を利用した応用に適した材料を探索するための重要な指針となる。
In rare-earth orthoferrites, strongly correlated order parameters have been thoroughly investigated, which aims to find multiple functionalities such as multiferroic or magnetoelectric properties. We have discovered highly anisotropic and nonlinear magnetodielectric effects from detailed measurements of magnetoelectric properties in single-crystalline orthoferrite, ErFeO. Isothermal dielectric constant varies in shapes and signs depending on the relative orientations between the external electric and magnetic fields, which may be ascribed to the spin-phonon couplings. In addition, a dielectric constant with both electric and magnetic fields along the c axis exhibits two symmetric sharp anomalies, which are closely relevant to the spin-flop transition, below the ordering temperature of Er spins, T = 3.4 K. We speculate that the magnetostriction from the exchange couplings between Er and Fe magnetic moments would be responsible for this relationship between electric and magnetic properties. Our results present significant characteristics of the orthoferrite compounds and offer a crucial guide for exploring suitable materials for magnetoelectric functional applications.