Моделирование и физика мультиферроичных перовскитных манганитов

В 2003 году экспериментально был обнаружен новый тип мультиферроичности в перовскитном манганите TbMnO3, где его ферроэлектричность индуцируется цикойдально упорядоченными спинами Mn. Впоследствии такая спин-цикойдная мультиферроическая фаза также была найдена в R MnO3 с другими редкоземельными ионами R = Dy, Eu1-xYx, Tb1-xGdx и др. В этом классе материалов магнетизм и ферроэлектричность неразрывно связаны, и возникающее сильное магнитоэлектрическое взаимодействие позволяет управлять электрической поляризацией (намагниченностью) с помощью магнитных (электрических) полей. Кроме того, были обнаружены многие интересные магнитоэлектрические явления, возникающие из их кросс-корреляции. В данной статье мы обсуждаем микроскопическую теоретическую модель для R MnO3, построенную с учетом их точных электронных и решеточных структур, и обзорно рассматриваем теоретические работы на основе этой модели, которые объяснили богатые магнитоэлектрические явления R MnO3. Перовскитные манганиты не только стали первыми обнаруженными спин-спиральными мультиферроиками, но и являются типичным классом материалов, демонстрирующим большинство магнитоэлектрических явлений, наблюдаемых во многих других мультиферроиках. Поэтому всестороннее понимание R MnO3 непосредственно приводит к прояснению универсальной физики магнитоэлектрических явлений в мультиферроичных материалах.