Magnetically induced ferroelectricity in multiferroic compounds of MnO

マルチフェロイック物質MnOにおける磁場誘起強誘電性

木村 宏之*; 小林 悟*; 脇本 秀一  ; 野田 幸男*; 近 圭一郎*

Kimura, Hiroyuki*; Kobayashi, Satoru*; Wakimoto, Shuichi; Noda, Yukio*; Kon, Keiichiro*

マルチフェロイック物質であるMnOのさまざまな種類の希土類金属を用いた試料について、中性子散乱とバルク測定により磁性と誘電性を温度と磁場の関数で調べた結果についてレビューする。低温で反強磁性転移と強誘電転移が温度低下に伴い連続して起こり、反強磁性と強誘電が同時に実現する複合フェロ状態を観測した。この系における強誘電性は磁場により誘起又は消滅するが、磁場中中性子散乱実験から、強誘電性の発現には反強磁性磁気構造の格子整合性が不可欠であることを明らかにした。また磁気構造上、強誘電性が磁場により誘起される背景には希土類金属の磁気モーメントも重要な役割を果たすことを明らかにした。

A review is given on the studies of magnetic properties and dielectric properties as functions of temperature and magnetic field for various multiferroic MnO ( = rare-earth) compounds. We have observed successive dielectric and magnetic phase transitions which concomitantly take place and a so-called multiferroics is realized. In this system, the ferroelectricity is magnetically induced and the commensurate magnetism is indispensable to produce a spontaneous electric polarization. The microscopic origin of the magnetically induced ferroelectricity and the role of the rare-earth magnetic moment for a colossal magnetoelectric effect in MnO will be discussed in the viewpoint of the magnetic structure.