Индуцированные электрическим полем структурные и магнитные превращения в мультиферроике типа BiFeO$_3$

Проведено исследование влияния электрического поля на структурные изменения и сопутствующую перестройку магнитной подсистемы в мультиферроике BiFeO$_3$ в рамках феноменологической модели, основанной на теории Гинзбурга–Ландау. Построены гистерезисные зависимости электрической поляризации, параметра антифазного вращения кислородных октаэдров, намагниченности и антиферромагнитного вектора в зависимости от напряженности электрического поля, приложенного вдоль кристаллографических направлений [110] и [001] псевдокубической структуры. Параметры модели согласованы с результатами ab initio расчетов структурных и магнитных переходов в этом материале. Показано, что в области существования пространственно-модулированного спинового состояния скачкообразное изменение вектора поляризации приводит к скачкообразной перестройке антиферромагнитной структуры. Предлагаемый подход позволяет описывать контролируемое электрическим полем изменение спиновой структуры мультиферроика в области слабых и сильных магнитных полей.