Уравнение состояния и структурный переход при высоком гидростатическом давлении в кристалле BiFeO$_3$

Методом синхротронной рентгеновской дифракции при комнатной температуре в мультиферроике BiFeO$_3$ исследованы изменения кристаллической структуры при высоких давлениях до 70 ГПа, создаваемых в камере с алмазными наковальнями. Эксперимент проведен в гидростатических условиях при использовании гелия в качестве среды, передающей давление. В области давлений $P_c\approx(40\text{--}50)\,$ГПа обнаружена аномалия в поведении структурных параметров, что коррелирует с найденным в этой области эффектом магнитного коллапса моментов железа. Установлено, что всесторонний модуль сжатия в области $0<P<P_c$ равен $B_0=(75.5\pm15.5)\,$ГПа, а при $P>P_c$ он возрастает почти в четыре раза: $B=(292\pm9)\,$ГПа. При снижении давления поведение структурных параметров полностью обратимо, что коррелирует с обратимостью магнитного перехода. Причина "размытости" структурного перехода по давлению объясняется термическими флуктуациями между высокоспиновым и низкоспиновым состояниями ионов Fe$^{3+}$ в области перехода.