Mechanismen für das Auftreten von Multiferrozität in Selten-Erd-Orthoferriten: Die Rolle der Dzyaloshinskii-Moriya Wechselwirkung

• Antragsteller: Dr. Martin Meven, seit 10/2021
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410123747

Das Ziel dieses Projektes ist die Beschreibung der mikroskopischen Mechanismen, die für die Kopplung zwischen magnetischen und ferroelektrischen Ordnungsparametern in multiferroischen Materialien verantwortlich sind, in denen die Ferroelektrizität durch magnetische Ordnung (Typ II Multiferroika) induziert wird. Besondere Aufmerksamkeit wird der Betrachtung der Rolle der antisymmetrischen Dzyaloshinskii-Moriya (DM) Wechselwirkung geschenkt, die als eine der für Multiferroizität hauptverantwortlichen Komponenten betrachtet wird. Die Klärung des Ursprungs der Kopplung zwischen den magnetischen und ferroelektrischen Ordnungsparametern würde es ermöglichen, neue funktionelle Materialien mit den gewünschten Eigenschaften zu schaffen.Wir beabsichtigen die Untersuchung der Kristall- und magnetischen Strukturen und der Wechselwirkungen in Selten-Erd-Orthoferriten (R = Ho, Dy, Lu, Tb und Tm). Verschiedene Techniken der Neutronenstreuung sollen zur Untersuchung der kristallinen und magnetischen Eigenschaften der Mitglieder der RFeO3 Familie genutzt werden. Die Besonderheiten ihrer komplexen magnetischen Strukturen und ihre Änderungen unter extremen Bedingungen, wie Temperatur, magnetischem und elektrischem Feld werden mit polarisierter Neutronendiffraktion studiert unter Verwendung der neuen sphärischen Neutronenpolarimetrie-Technik wie auch der klassischen flipping-ratio Methode. Untersuchungen der magnetischen Dynamik werden mittels inelastischer Neutronenbeugung durchgeführt, welche es erlaubt, die magnetischen Austausch-Wechselwirkungs-Parameter zu bestimmen. Detaillierte Untersuchungen der RFeO3-Kristallstrukturen, insbesondere die Suche nach strukturellen Verzerrungen in der schwach ferromagnetischen und ferroelektrischen Phase, um die erwartete Symmetrieerniedrigung zu demonstrieren, werden sowohl mit unpolarisierter Neutronen- und Röntgen-Diffraktion als auch mit Dilatometrie durchgeführt. Die Ergebnisse der vorgeschlagenen experimentellen Untersuchungen werden in Bezug auf die ferroelektrischen Phasen dieser Materialien analysiert. Anhand der gewonnenen Ergebnisse wird ein Modell der magnetoelektrischen Wechselwirkungen, die für die multiferroischen Eigenschaften verantwortlich sind, entwickelt und der Grad seiner Universalität bestimmt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research
• Mitverantwortliche: Wolfgang Luberstetter; Henrik Thoma
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Sergey Gavrilov; Maria Iuzvyuk; Anna Matveeva; Alexander Ovsyanikov; Nikolay Pavlovsky; Professor Dr. Kirill Shaykhutdinov; Konstantin Terentyev; Professor Dr. Igor Zobkalo
• Ehemalige Antragsteller: Dr. Vladimir Hutanu, von 2/2019 bis 10/2021; Dr. Andrew Sazonov, bis 2/2019