Магнитные, диэлектрические и магнитоэлектрические явления при низкотемпературных магнитных переходах в GdFeO$_3$

В ортоферрите GdFeO$_3$ обнаружен ряд новых особенностей в поведении магнитных, магнитоэлектрических и магнитодиэлектрических свойств при индуцированных магнитным полем $H\|a,b,c$ фазовых переходах при низких температурах. Установлено трехкратное возрастание диэлектрической проницаемости в виде пиков при спин-флип переходах в Gd подсистеме, сопровождаемое подавлением спонтанной электрической поляризации, а также диэлектрические аномалии при индуцированном полем $H\|a$ спин-переориентационном переходе в Gd (спин-флоп) и Fe подсистемах как в сегнетоэлектрической $(T < T_N^{\text{Gd}})$, так и в параэлектрической $(T > T_N^{\text{Gd}})$ фазах. При $H\|c$ ниже точки компенсации намагниченности обнаружен необычный переход, обусловленный разворотом спонтанного слабоферромагнитного момента Fe от направления против магнитного поля к направлению вдоль поля, сопровождаемый разрывом его антиферромагнитной связи с моментом Gd, индуцированным магнитным полем. Предложена теоретическая модель, учитывающая допускаемые симметрией обменные взаимодействия и магнитоэлектрическую связь, позволившая впервые согласованно описать температурные и полевые зависимости диэлектрической проницаемости и электрической поляризации.