Сегнетомагне́тики, кристаллы, в которых одновременно сосуществуют магнитное (как правило, антиферромагнитное) и сегнетоэлектрическое (или антисегнетоэлектрическое) упорядочения. С начала 21 в. сегнетомагнетики чаще называют мультиферроиками – по названию более общего класса кристаллов, сочетающих в себе несколько типов упорядочения.

Рис. 1. Элементарная ячейка сегнетомагнетика со структурой перовскита.Рис. 1. Элементарная ячейка сегнетомагнетика со структурой перовскита.Сегнетомагнетики были получены Г. А. Смоленским с сотрудниками в 1961 г. в результате их целенаправленного поиска среди сегнетоэлектрических соединений с высоким содержанием железа. Первые искусственно синтезированные кристаллы сегнетомагнетиков, например, $\text{Pb(Fe}_{2/3}\text{W}_{1/3})\text{O}_{3}$, имели структуру перовскита, в октаэдрических позициях которой находились как сегнетоактивные $\text{W}^{3+}$, так и магнитные $\text{Fe}^{3+}$ ионы (рис. 1). Несколько позже ими же были обнаружены сегнетомагнитные свойства у другого перовскита – феррита висмута $\text{BiFeO}_{3}$, синтезированного ранее (Royen. 1957).

Феррит висмута – сегнетомагнетик, свойствам которого посвящено наибольшее количество работ. Это связано с высокими температурами электрического (температура Кюри $T_{\text{С}} = 1083\,\text{К}$) и магнитного (температура Нееля $T_{\text{N}} = 643\,\text{К}$) упорядочений и большим разнообразием наблюдающихся в нём явлений, включающих в себя магнитоэлектрические эффекты, слабый ферромагнетизм, большие величины пьезоэлектрического эффекта и фотогальванического эффекта, рекордно высокие величины электрической поляризации (в тонких плёнках $\text{BiFeO}_{3}$ с тетрагональной симметрией она достигает величин 150 мкКл/см²).

Рис. 2. Магнитное упорядочение в феррите висмута: сосуществование спиновой циклоиды (в плоскости zx) и слабого ферромагнетизма (в плоскости xy). На вставке внутри кубической ячейки перовскита показано расположение осей циклоид в доменах.Рис. 2. Магнитное упорядочение в феррите висмута: сосуществование спиновой циклоиды (в плоскости zx) и слабого ферромагнетизма (в плоскости xy). На вставке внутри кубической ячейки перовскита показано расположение осей циклоид в доменах.Несмотря на относительно простую кристаллическую структуру феррита висмута, его магнитная структура имеет сложное строение с несколькими уровнями организации (рис. 2). Так, на масштабе кристаллической ячейки феррит висмута имеет антиферромагнитное упорядочение – направления спинов ионов железа в перовскитных ячейках чередуются в шахматном порядке, при этом намагниченности антиферромагнитных подрешёток скошены под небольшим углом ($\sim 1^{\circ}$) друг к другу, что вызывает слабый ферромагнетизм. На более крупном масштабе (в несколько сотен постоянных решёток) наблюдается спиновая циклоида – при переходе от одного иона железа к другому направление спина поворачивается с периодом 62 нм. Наконец, на масштабе нескольких микрометров наблюдаются домены – области с различным направлением оси циклоиды. Микроскопическим механизмом образования спиновой циклоиды является взаимодействие Дзялошинского-Мория, вызванное сегнетоэлектрическим упорядочением.

В магнитоупорядоченных веществах со спиновыми циклоидами наблюдается также обратный эффект: циклоидальное упорядочение спинов вследствие взаимодействия Дзялошинского – Мория наводит электрическую поляризацию (неоднородный магнитоэлектрический эффект). Такое несобственное сегнетоэлектричество было обнаружено в $\text{Cr}_{2}\text{BeO}_{4}$ – одном из первых описанных в литературе сегнетомагнетиков с магнитоиндуцированным сегнетоэлектричеством (мультиферроик 2-го типа). В начале 21 в. такой же механизм возникновения электрической поляризации был обнаружен в большом количестве неколлинеарных антиферромагнетиков – гексаферритах, орторомбических манганитах и др.

Наряду с магнитоэлектрическими эффектами взаимосвязь магнитной и электрической подсистем в сегнетомагнетиках приводит к появлению магнитодиэлектрического эффекта и аномалий диэлектрической проницаемости при температуре магнитного упорядочения. Важную роль в сегнетомагнетиках играет также упругая подсистема кристалла, что наиболее ярко проявляется в тонких ($\sim 100$ нм) эпитаксиальных плёнках. Под действием эпитаксиальных напряжений в сегнетомагнетиках смещаются точки сегнетоэлектрического и магнитного фазовых переходов; в плёнках $\text{BiFeO}_{3}$ изменяется направление и период спиновой циклоиды, происходит искажение профиля циклоиды, вплоть до полного её подавления при относительных деформациях больше 1 %.