Индуцированные магнитным полем спин-модуляционные переходы в эпитаксиальных плeнках BiFeO$_{3}$ с ориентацией (001)

Проведeн теоретический анализ изменения основного состояния мультиферроика типа BiFeO$_{3}$ (BFO) для плeнок ориентации (001) в магнитном поле с учeтом изменения наведенной энергии анизотропии. Построены диаграммы анизотропия-поле, определяющие области устойчивости однородных антиферромагнитных состояний и области возникновения пространственно-модулированных антиферромагнитных состояний для трeх взаимно перпендикулярных направлений магнитного поля. Показано, что переход из однородной фазы в пространственно-модулированное состояние возникает в точке потери устойчивости однородного состояния при понижении магнитного поля путeм плавного рождения конической фазы, которая с понижением магнитного поля превращается в плоскую циклоиду. Для плeнки мультиферроика, выращенной на подложке ориентации (001), характерна существенная анизотропия энергии пространственно модулированного состояния в зависимости от направления еe модуляции. При этом для циклоид разного направления реализуются разные сценарии перехода от несоразмерной фазы к однородному состоянию: либо путeм образования конической циклоиды и дальнейшего схлопывания еe в однородное состояние, либо путeм образования домена однородной фазы внутри плоской циклоиды с неограниченным ростом его размера. Приведены примеры изменения намагниченности при вариации магнитного поля с учeтом изменения спиновых cостояний. Представленные результаты важны для плeночной инженерии мультиферроиков при их практическом применении.