Morfický efekt a anizotropní magnetoelektrická vazba v EuTiO3

Abstract

EuTiO3 je incipientně feroelektrický antiferomagnet (pod T_N = 5,3 K), který se vyznačuje silnou magnetoelektrickou vazbou projevující se závislostí permitivity na vnějším magnetickém poli. Práce zkoumá anizotropii magnetoelektrické vazby EuTiO3 keramik vzhledem k vzájemné orientaci elektrického a magnetického pole. Permitivita keramik je spektroskopicky zkoumána v radiofrekvenčním, terahertzovém (THz) a infračerveném oboru. Keramiky jsou též podrobeny dilatometrickým a magnetizačním měřením. Vzorky jsou za nízkých teplot (až 0,3 K) vystaveny silnému magnetickému poli (až do 15 T) orientovanému kolmo či paralelně k poli elektrickému. Práce vysvětluje anizotropii permitivity skrze morfické jevy, magnetostrikci a demagnetizační pole vzorků a porovnává předpovědi s naměřenými daty. Příčinou zdánlivé anizotropie permitivity ve slabém magnetickém poli je nakonec demagnetizační pole keramik. Anizotropie THz indexu lomu je způsobena feromagnetickou rezonancí v subTHz oblasti.

EuTiO3 is an incipient ferroelectric antiferromagnet (below T_N = 5.3 K), exhibiting a strong magnetoelectric coupling, characterised by the dependence of permittivity on an external magnetic field. This Thesis aims to examine the EuTiO3 ceramics magnetoelectric-coupling anisotropy with respect to the mutual orienation of the electric and magnetic field. The ceramics are studied spectroscopically in a radio-frequency, terahertz, and infrared region. Moreover, the dilatometric and magnetization measurements are conducted. The samples are subjected to low temperatures down to 0.3 K and magnetic field of up to 15 T, oriented parallelly or perpendicularly to the electric field. The permittivity anisotropy is disccused in terms of the morphic effects, magnetostriction, and the demagnetizing field of the samples. The predictions are compared with the experimental data. The demagnetizing field is found to be the cause of the seeming EuTiO3 permittivity anisotropy in a weak magnetic field. The THz refractive index anisotropy is induced by a ferromagnetic resonance in the subTHz region.