Hexagonal Manganites—(RMnO₃): Class (I) Multiferroics with Strong Coupling of Magnetism and Ferroelectricity

Abstract

Hexagonal manganites belong to an exciting class of materials exhibiting strong interactions between a highly frustrated magnetic system, the ferroelectric polarization, and the lattice. The existence and mutual interaction of different magnetic ions (Mn and rare earth) results in complex magnetic phase diagrams and novel physical phenomena. A summary and discussion of the various properties, underlying physical mechanisms, the role of the rare earth ions, and the complex interactions in multiferroic hexagonal manganites, are presented in this paper.

Магнитострикция гексагональных монокристаллов HoMnO-=SUB=-3-=/SUB=- и YMnO-=SUB=-3-=/SUB=-

“…Манганиты RMnO 3 (R = Gd-Lu, Y, Sc) являются мультиферроиками [6,7]. Эти материалы могут кристал-лизоваться в два структурных типа: ромбический или гексагональный.…”

“…Кроме того, в работе [8] было обнаружено, что гексагональный RMnO 3 с небольшим радиусом иона R становится орторомбическим, если одновременно применять высокое давление (4 GPa) и высокую температуру (1000 • C) [8]. Системы обоих ти-пов исследованы достаточно подробно [1,2,[6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18].…”

“…Магнитные фазовые диаграммы гексагонального RMnO 3 достаточно сложны, как было показано в [6,7,11]. В данных работах было сделано заключение, что эти системы имеют, по меньшей мере, два типа магнитного порядка, связанных с 4 f -и 3d-подсистемами.…”

“…Магнитная структура промежуточной фазы описывается группой симметрии P6 3 ; она имеет более низкую магнитную анизотро-пию [6,7] [23,24]. Симметрия гексагональных монокристаллов HoMnO 3 запрещает прямое магнитоэлектрическое взаимодей-ствие, поэтому магнитоупругий эффект является ло-гическим объяснением этой связи [25].…”

Magnetochromic effect in multiferroicRIn1−xMnxO3(R=TbChen1, Holinsworth2, O’Neal3 et al. 2015Phys. Rev. B80180View full textAdd to dashboardCite

“…Substituted rare-earth indium oxides attracted our attention as systems in which to amplify these interactions. In addition to ferroelectricity and magnetic frustration, 7,8,14,15 RIn 1−x Mn x O 3 sports enormous spin-orbit coupling due to rare-earth incorporation (on the order of 2000 cm −1 for Tb 3+ and Dy 3+ ) 16 and the presence of a magnetic chromophore (in this case, Mn 3+ ). 17,18 The combination provides an opportunity to test how these factors influence the dynamic aspects of magnetoelectric coupling.…”