Comparative study of the magnetic phase diagrams and spin-flop-driven magnetodielectric responses of the pure and Mn3+-doped Pb2Fe2Ge2O9 single crystals

Magnetodielectric effect insingle crystals sequence of Pb-=SUB=-2-=/SUB=-Fe-=SUB=-2-x-=/SUB=-Mn-=SUB=-x-=/SUB=-Ge-=SUB=-2-=/SUB=-O-=SUB=-9-=/SUB=- (x=0-0.4)

“…It is also noticeable that the angles of inclination of linear areas in weak and strong fields are almost identical; the latter is due to the fact that both these areas are conditioned by transverse susceptibility χ ⊥ , when the applied field is perpendicular to the direction of antiferromagnetic's magnetic moments, since the antiferro-magnetic vector l rotates in a plane almost perpendicular to the external magnetic field. The formation of spontaneous moment M Dc is related to a rise of component l a , as shown in [5,15].…”

“…Single crystals Pb 2 Fe 2−x Mn x Ge 2 O 9 with x ≈ 0.2 were drown by the same technology as the crystals with x = 0.43 [15]. Crystals sized up to 1 × 1 × 3 mm of black color with metallic luster were mechanically removed from the platinum crucible.…”

“…The same technique was used to control the magnetic structure of Pb 2 Fe 2−x Mn x Ge 2 O 9 . Partial (x = 0.43) substitution of iron atoms by heavily anisotropic ions of Mn 3+ has led to a radical change of the magnetic phase diagram [15] in the substituted crystal: the antiferromagnetic vector reoriented to rhombic axis b, while weak ferromagnetism disappeared. Moreover, the result of such doping was a threefold intensification of the magnetodielectric response under a spin-reorientation transition.…”

Магнитодиэлектрический эффект в серии монокристаллов Pb-=SUB=-2-=/SUB=-Fe-=SUB=-2-x-=/SUB=-Mn-=SUB=-x-=/SUB=-Ge-=SUB=-2-=/SUB=-O-=SUB=-9-=/SUB=- (x=0-0.4)

“…Такой же прием был использован для управления магнитной структурой Pb 2 Fe 2−x Mn x Ge 2 O 9 . Частичное (x = 0.43) замещение ионов железа сильноанизотропными ионами Mn 3+ привело к кардинальному изменению магнитной фазовой диаграммы [15]: в замещенном кристалле: вектор антиферромагнетизма переориентировался к ромбической оси b, а слабый ферромагнетизм пропал. Кроме того, как результат такого допирования, в 3 раза усилился магнитодиэлектрический отклик при спин-переориентационном переходе.…”

“…Заметен тот факт, что углы наклона линейных участков в слабых и сильных полях практически идентичны; последнее связано тем, что оба эти участка обусловлены поперечной восприимчивостью χ ⊥ , когда прикладываемое поле перпендикулярно направлению магнитных моментов антиферромагнетика, поскольку вращение вектора антиферромагнетизма l происходит в плоскости, почти перпендикулярной внешнему магнитному полю. Возникновение же спонтанного момента M Dc связано с ростом компоненты l a , как показано работах[5,15].Температурная зависимость диэлектрической проницаемости ε(T ) вдоль направлений a и c, снятая на кристалле с x = 0.16 при нулевом магнитном поле. Полевые зависимости намагниченности M(Hc ) кристалла с замещением x = 0.16, измеренные при различных температурах в магнитном поле H c. При высоких температурах вектор антиферромагнетизма поворачивается от оси b к направлению c, приложение внешнего магнитного поля H c приводит также к повороту l c → l a , однако при меньших магнитных полях.…”