Редкоземельные ферробораты RFe₃(BO₃)₄ (Обзор) - Васильев, А.Н.; Попова, Е.А. (Физика низких температур, 2006)
Дан краткий обзор физических свойств семейства редкоземельных ферроборатов
RFe₃(BO₃)₄. При высоких температурах некоторые из этих соединений демонстрируют структурный фазовый переход I рода из высокосимметричной R32 в низкосимметричную P3₁2₁ модификацию. Температура этого перехода систематически уменьшается с увеличением радиуса
редкоземельного иона. Во всех соединениях этого семейства при низких температурах происходит антиферромагнитное упорядочение железной подсистемы. Редкоземельная подсистема,
оставаясь парамагнитной вплоть до самых низких температур, подмагничивается магнитным
полем упорядоченной железной подсистемы. Температура антиферромагнитного перехода TN =
= 20–40 К слабо зависит от вида редкоземельного иона, но при этом ионы R³⁺
определяют ориентацию магнитных моментов ионов Fe³⁺ в упорядоченном состоянии. Так, в соединениях с Y,
Nd, Er и Tm магнитные моменты железа ориентированы в ab-плоскости, а в соединениях с Tb и
Dy они параллельны оси c. В GdFe₃(BO₃)₄ при ТSR ~ 9 К наблюдается спин-переориентационный фазовый переход I рода. Обнаружено, что GdFe₃(BO₃)₄ и NdFe₃(BO₃)₄ являются мультиферроиками, что проявляется в зависящих от ориентации и величины внешнего магнитного
поля магнитоэлектрических и магнитоупругих эффектах. Дано короткий огляд фізичних властивостей сімейства рідкосноземельних фероборатів
RFe₃(BO₃)₄. При високих температурах деякі з цих сполук демонструють структурний фазовий перехід I роду з високосиметричної R32 у низькосиметричну P3₁2₁ модифікацію. Температура цього переходу систематично зменшується зі збільшенням радіуса рідкісноземельного
іона. В усіх сполуках цього сімейства при низьких температурах відбувається антиферомагнітне впорядкування залізної підсистеми. Рідкісноземельна підсистема, залишаючись парамагнітною аж до найнижчих температур, підмагнічується магнітним полем упорядкованої
залізної підсистеми. Температура антиферомагнітного переходу TN = 20–40 К слабко залежить
від виду рідкісноземельного іона, але при цьому іони R³⁺ визначають орієнтацію магнітних моментів іонів Fe³⁺ в упорядкованому стані. Так, у сполуках з Y, Nd, Er і Tm магнітні моменти
заліза орієнтовані у ab-площині, а у сполуках з Tb і Dy вони паралельні осі c. В GdFe₃(BO₃)₄
при ТSR ~ 9 К спостерігається спін-переорієнтований фазовий перехід I роду. Виявлено, що
GdFe₃(BO₃)₄ і NdFe₃(BO₃)₄ є мультифероіками, що проявляється в залежних від орієнтації і
величини зовнішнього магнітного поля магнітоелектричних і магнітопружних ефектах. The review of physical properties of the compounds
belonging to a family of rare-earth
ferroborates RFe₃(BO₃)₄ is given. At high temperatures,
some of these compounds show the
first order structural phase transition from the
high symmetry modification R32 to the low symmetry
one P3₁2₁. The temperature of this transition
decreases with increasing the rare-earth ions
size. The iron subsystem in every member of this
family of compounds experiences antiferromagnetic
ordering at low temperatures, while the
rare-earth subsystem remains paramagnetic down
to the lowest temperatures, it being polarized by
the magnetic field of the ordered iron subsystem.
The Neel temperature TN = 20–40 K depends
weakly on the kind of rare-earth ion, but these
ions determine the orientation of magnetic moments
of the iron ions with respect to crystallographic
axes. In Y, Nd, Er and Tm-based compounds
the Fe magnetic moments are oriented
in the ab-plane, while in Tb and Dy-based compounds
they are parallel to the c-axis. In the
GdFe₃(BO₃)₄ compound the first order spin-reorientation
transition takes place at ТSR ~ 9 К. It is
found that the GdFe₃(BO₃)₄ and NdFe₃(BO₃)₄
compounds exhibit multiferroic properties manifested
in the magnetoelastic and magnetoelectric
effects dependent on both orientation and external
magnetic field.