- Фазовые переходы в мультиферроиках из пространственно модулированного магнитного состояния в однородное состояние сопровождаются скачком электрической поляризации, вызванным флексомагнитоэлектрическим эффектом, а также, при наличии локального скоса магнитных подрешеток, возникновением макроскопической намагниченности, обусловленной слабым ферромагнетизмом. Подавление спиновой циклоиды происходит под действием внешнего магнитного поля, а также при изменении величины магнитной анизотропии в замещенных составах и в тонких пленках. В случае феррита висмута соответствующие значения критического магнитного поля, скачков намагниченности и электрической поляризации составляли, соответственно ~200 кЭ, ~5 Гс, ~20 мкКл/м2;
- Взаимосвязь константы флексомагнитоэлектрического взаимодействия и константы антисимметричного обмена, обуславливающего слабый ферромагнетизм в феррите висмута. Оценки параметров микроскопических взаимодействий согласуются с данными магнитных, магниторезонансных и нейтронографических измерений, а также с ранее проводимыми оценками величины флексомагнитоэлектрического взаимодействия, полученными на основе данных о величине обменной жесткости и периоде спиновой циклоиды.
- Флексомагнитоэлектрическое взаимодействие оказывает существенное влияние на микромагнитные распределения в магнитных диэлектриках:
- в тонких пленках магнитных диэлектриков оно стабилизирует структуры с одинаковым направлением разворота во всех доменных границах (стенки имеют одну киральность).
- внешнее электрическое поле вызывает смещение магнитных доменных границ. Измерения в пленках феррит-гранатов показывают, что воздействие электрического поля ~1 МВ/см эквивалентно магнитному полю 50 Э.
- электрическое поле от полосковых электродов приводит к наклону плоскости магнитных доменных границ
- Внешнее магнитное поле вызывает трансформацию структуры доменных границ в пленках магнитных диэлектриков. Изменение киральности доменной стенки приводит к переключению ее электрической поляризации. В пленках феррит-гранатов характерные поля переключения киральности лежат в диапазоне 10-100 Э.
- Наличие в магнитных диэлектриках флексомагнитоэлектрического взаимодействия создает возможность зарождения в них магнитных вихрей и антивихрей с помощью электрического поля. Теоретический анализ показывает, что зарождение магнитного вихря (антивихря) в магнитной частице, находящейся в поле точечного электрода возникает при достижении некоторой критической разности потенциалов между электродом и подложкой пленки, на которой расположена частица. Оценка критического напряжения зарождения вихря в частицах высокотемпературного мультиферроика феррита висмута дает значение ~100 В.
- Магнитоэлектрические свойства редкоземельных ферроборатов определяются следующими факторами:
- основным состоянием и анизотропией редкоземельного иона (наибольшие величины магнитоэлектрических эффектов наблюдаются для ионов с анизотропией типа легкая плоскость).
- магнитным моментом редкоземельного иона и полем f-d обмена.
2.Звездин А.К., Пятаков А.П. Фазовые переходы и гигантский магнитоэлектрический эффект в мультиферроиках // УФН. – 2004. – Т. 174. – C. 9.
3.Кадомцева А.М., Звездин А.К., Попов Ю.Ф., Пятаков А.П., Воробьев Г.П. Нарушенная четность относительно инверсии пространства и времени и магнитоэлектрические взаимодействия в антиферромагнетиках // Письма в ЖЭТФ. – 2004. – Т. 79. – С. 705-716.
4.Li J.-F., Wang J.-L, Wuttig M., Ramesh R., Wang N.-G., Ruette B., Pyatakov A. P., Zvezdin A. K., and Viehland D., Dramatically enhanced polarization in (001), (101), and (111) BiFeO3 thin films due to epitiaxial-induced transitions // Appl. Phys. Lett. – 2004. – V. 84 – P. 5261.
5.Viehland, D., Li, J.F., Zvyagin, S., Pyatakov, A.P., Bush, A., Ruette, B., Belotelov, V.I., Zvezdin, A.K., Induced phase transition in BiFeO3 by high-field electron spin resonance, //Ferroelectrics. – 2004. – V.301. – P. 229-234.
6.Bai F., Wang J., Wuttig M., Li J.F., Wang N., Pyatakov A., Zvezdin A.K., Cross L.E., Viehland D., Destruction of spin cycloid in (111)c-oriented BiFeO3 thin films by epitiaxial constraint: Enhanced polarization and release of latent magnetization //Appl. Phys. Lett. – 2005 – V. 86. – P. 032511.
7.Звездин А. К., Кротов С. С., Кадомцева А. М., Воробьев Г. П., Попов Ю. Ф., Пятаков А. П., Безматерных Л. Н., Попова Е. Н., О магнитоэлектрических эффектах в ферроборате гадолиния GdFe3(BO3)4 // Письма в ЖЭТФ. – 2005. Т. 81. – С. 335-339.
8.Wang N., Cheng J., Pyatakov A., Zvezdin A.K., Li J.F., Cross L.E., Viehland D. Multiferroic properties of modified BiFeO3 - PbTiO3 - based ceramics: Random-field induced release of latent magnetization and polarization // Phys. Rev. B. – 2005. –V.72. – N.1. –P. 104434.
9.Жданов А.Г., Звездин А.К., Пятаков А.П., Косых Т.Б., Viehland D., Влияние электрического поля на магнитные переходы “несоразмерная – соразмерная фаза” в мультиферроике типа BiFeO3 // Физика Твердого Тела. – 2006. – Т.48. – №.1. – С.83-90.
10.Zhdanov A.G., Kosykh T.B., Pyatakov A.P., Zvezdin A.K., Viehland D., Peculiarities of incommensurate–commensurate phase transitions in multiferroics // JMMM. –2006. – V.300. – iss.1. – P. e437-e439.
11.Zvezdin A.K., Kadomtseva A.M., Krotov S.S., Pyatakov A.P., Popov Yu.F., Vorob’ev G.P. Magnetoelectric interaction and magnetic field control of electric polarization in multiferroics //JMMM. – 2006. – V.300. – iss.1. – P.224-228.
12.Звездин А.К., Воробьев Г.П., Кадомцева А.М., Попов Ю.Ф., Пятаков А.П., Безматерных Л.Н., Кувардин А.В., Попова Е.А. Магнитоэлектрические и магнитоупругие взаимодействия в мультиферроиках NdFe3(BO3)4 // Письма в ЖЭТФ. – 2006. – Т.83. вып.11. – С.600-605.
13.Kadomtseva A.M., Popov Yu.F., Pyatakov A.P., Vorob’ev G.P., Zvezdin А.К., and Viehland D. Phase transitions in multiferroic BiFeO3 crystals, thin-layers, and ceramics: Enduring potential for a single phase, room-temperature magnetoelectric ‘holy grail’ //Phase Transitions. –2006. –V. 79. – iss. 12. – P. 1019-1042.
14.Logginov A.S., Meshkov G.A., Nikolaev A.V., Pyatakov A.P., Shust V.A., Zhdanov A.G., Zvezdin A.K. Electric field control of micromagnetic structure //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2007. – V. 310. – iss.2. – P. 2569-2571.
15.Кадомцева А.М., Звездин А.К., Пятаков А.П., Кувардин А.В., Воробьев Г.П., Попов Ю.Ф., Безматерных Л.Н. Исследование магнитоэлектрических взаимодействий в редкоземельных ферроборатах // ЖЭТФ. – 2007. – Т. 132. – №1. – С.134-137.
16.Логгинов А.С., Мешков Г.А., Николаев А.В., Пятаков А.П. Магнитоэлектрическое управление доменными границами в пленке феррита граната //Письма в ЖЭТФ. – 2007. – Т.86. – №2. – С.124-127.
17.Звездин А.К., Логгинов А.С., Мешков Г.А., Пятаков А.П. Мультиферроики: перспективные материалы микроэлектроники, спинтроники и сенсорной техники // Известия РАН, Серия физическая. – 2007. – Т. 71. – № 11. – С. 1604-1605.
18.Logginov A.S., Meshkov G.A., Nikolaev A.V., Nikolaeva E.P., Pyatakov A.P., Zvezdin A.K. Room temperature magnetoelectric control of micromagnetic structure in iron garnet films, //Applied Physics Letters. – 2008. – V. 93. – P. 182510.
19.Logginov A., Meshkov G., Nikolaev A., Nikolaeva E., Pyatakov A., Zvezdin A., Electric Field Driven Magnetic Domain Wall Motion in Iron Garnet Films // Solid State Phenomena. – 2009. – V. 152-153. – P. 143-146.
20.Pyatakov A.P., Kadomtseva A.M., Vorob’ev G.P., Popov Yu.F., Krotov S.S., Zvezdin A.K., Lukina M.M., Nature of unusual spontaneous and field induced phase transitions in multiferroics RMn2O5 // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2009. V.321. – P. 858-860.
21.Zvezdin A.K, Pyatakov A.P. Flexomagnetoelectric effect in bismuth ferrite //Phys. Status Solidi B. – 2009. V. 246. – P. 1956–1960.
22.Звездин А.К., Кадомцева А.М., Попов Ю.Ф., Воробьев Г.П., Пятаков А.П., Иванов В.Ю., Кузьменко А.М., Мухин А.А., Безматерных Л.Н., Гудим И.А., Магнитная анизотропия и магнитоэлектрические свойства ферроборатов Tb1-x ErxFe3(BO3)4 //ЖЭТФ. – 2009. – Т.136. – вып. 1(7). – С.80-86.
23.Звездин А.К., Пятаков А.П. Неоднородное магнитоэлектрическое взаимодействие в мультиферроиках и вызванные им новые физические эффекты //Успехи физических наук. – 2009. – Т.179. – С. 897-904.
24.Pyatakov A.P., Zvezdin A.K., Flexomagnetoelectric interaction in multiferroics //The European Physical Journal B - Condensed Matter and Complex Systems. – 2009. – V.71. – N. 3. – P. 419.
25.Pyatakov A.P., Sergeev A.S., Sechin D.A., Meshkov G.A., Nikolaeva E.P., Nikolaev A.V., Logginov A.S., Zvezdin A.K., Magnetic domain wall motion triggered by electric field. //J. Phys.: Conf. Ser. – 2010. – V. 200. – P. 032059.
26.Кадомцева А.М., Попов Ю.Ф., Воробьев Г.П., Пятаков А.П., Кротов С.С., Камилов К.И., Иванов В.Ю., Мухин А.А., Звездин А.К., Кузьменко А.М., Безматерных Л.Н., Гудим И.А., Темеров В.Л. Магнитоэлектрические и магнитоупругие свойства редкоземельных ферроборатов.//Физика Низких Температур. – 2010. – T. 36. – вып. 6. – C. 640-653.
27.Пятаков А.П., Мешков Г.А., Логгинов А.С. О возможности зарождения в магнитных диэлектриках магнитных вихрей и антивихрей с помощью электрического поля // Вестник Московского Университета, Серия 3 Физика и Астрономия. – 2010. – №4. – С. 91-93.
28.Попов Ю.Ф., Пятаков А.П., Кадомцева А.М., Воробьев Г.П., Звездин А.К., Мухин А.А., Иванов В.Ю. Особенности магнитных, магнитоэлектрических и магнитоупругих свойств мультиферроика ферробората самария SmFe3(BO3)4 // ЖЭТФ. – 2010. – Т. 138/ – Вып. 2. – C. 226-230.
29.Pyatakov A.P., Zvezdin A.K., Sergeev A.S., Sechin D.A., Nikolaeva E.P., Nikolaev A.V., Logginov A.S., Spin Flexoelectricity and New aspects of Micromagnetism //Advances in Science and Technology. – 2010. V. 67. – P. 149-157.
30.Pyatakov A. P., Sechin D. A., Sergeev A. S., Nikolaev A. V., Nikolaeva E. P., Logginov A. S. and Zvezdin A. K., Magnetically switched electric polarity of domain walls in iron garnet films //Europhys. Letters. – 2011. – V. 93. – P. 17001.
31.Meshkov G.A., Pyatakov A. P., Belanovsky A. D., Zvezdin K. A., Logginov A. S., Writing Vortex Memory Bits Using Electric Field // Journal of the Magnetics Society of Japan. – 2012. – V. 36. – N. 1_2. – P. 46-48.
32.Кадомцева А.М., Воробьев Г.П., Попов Ю.Ф., Пятаков А.П., Мухин А.A., Иванов В.Ю., Звездин А.К., Гудим И.А., Темеров В.Л., Безматерных Л.Н. Магнитоэлектрические и магнитоупругие свойства легкоплоскостных ферроборатов с малым ионным радиусом// ЖЭТФ. – 2012. – Т. 141. – Вып. 5. – С. 930-938.
33.Pyatakov A.P., Meshkov G.A., Zvezdin A.K. Electric polarization of magnetic textures: New horizons of micromagnetism // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2012. – V. 324. – Iss. 21. – P. 3551–3554.
34.Zvezdin A.K., Pyatakov A.P. On the problem of coexistence of the weak ferromagnetism and the spin flexoelectricity in multiferroic bismuth ferrite // Europhys. Letters. – 2012. – V. 99. – P. 57003
35.Пятаков А.П., Звездин А.К. Магнитоэлектрические материалы и мультиферроики // УФН. – 2012. – T. 182. – C. 593-620.
Избранные тезисы докладов на конференциях (лекции и приглашенные доклады)
1. Popov Yu. F., Kadomtseva A.M., Zvezdin A.K., Vorob’ev G.P., Pyatakov A.P., Kamilov K.I. Weak ferromagnetism discovery at modulated structure destruction for BiFeO3. //Abstacts, MEIPIC-5 (Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals. – Sudak, 2003. - P. 31
2. Zvezdin A.K., Kadomtseva A.M., Krotov S.S., Pyatakov A.P., Popov Yu.F., Vorob´ev G.P. Magnetoelectric interactions and magnetic field control of electric polarization in multiferroics. // Books of Abstract “Moscow International Symposium on Magnetism”, Moscow, 2005. - P.476
3. Pyatakov A.P. New multiferroic materials: single crystal, thin films, ceramics. // Abstracts of the International conference “Functional Materials”. - Partenit(Ukraine), 2005. - P. 164
4. Звездин А.К., Логгинов А.С., Мешков Г.А., Пятаков А.П. Мультиферроики: перспективные материалы микроэлектроники, спинтроники и сенсорной техники. // Сборник трудов XX международной школы-семинара “Новые магнитные материалы микроэлектроники”. – Москва, 2006. - С. 575
5.A.P. Pyatakov, A.M. Kadomtseva, G.P. Vorob’ev, Yu.F. Popov, L. Bezmaternykh, A.K. Zvezdin. Magnetoelectric interaction in multiferroic rare earth ferroborates. // EASTMAG-2007 “Magnetism on a nanoscale”, Abstract Book. – Kazan, 2007 - P.29
6.Pyatakov A.P., Zvezdin A.K., Sergeev A.S., Sechin D.A., Nikolaeva E.P., Nikolaev A.V., Logginov A.S. Spin Flexoelectricity and New aspects of Micromagnetism. // 12th International Ceramics Congress, Abstracts, part F. - Montecatini Terme (Italy), 2010. - P.149-157
7.Zvezdin A.K., Pyatakov A.P., Symmetry and magnetoelectric interactions in multiferroics. // “Moscow International Symposium on Magnetism” Book of Abstracts”. - Moscow, 2011. -P. 810
8.Pyatakov A.P., Zvezdin A.K., Incommensurate Structures and Domains Walls in Multiferroics. // Joint International Symposium ISFD-11th-RCBJSF (International Symposium on Ferroic Domains and Micro- to Nanoscopic Structures- Russian/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity), Abstract book. - Ekaterinburg, 2012. - P. 42