多铁性 $h-YMn_{1-x}Fe_xO_3$ 中无序驱动的自旋重取向

通过在零场和 5T 磁场下进行详细的变温中子衍射实验，研究了多铁性六方 $YMn_{1-x}Fe_{x}O_3$ (${x} = 0, 0.05,$ 和 $0.1$) 的磁结构演化。热力学数据证实所有组分在 $T_{N}$ 处均呈现反铁磁有序。我们的低于 $T_{N}$ 的中子衍射结果将纯 $YMnO_3$ 的磁结构归属于 $\Gamma_{1}$ 不可约表示。在微扰掺杂范围内，磁构型从 $YMn_{0.95}Fe_{0.05}O_{3}$ 的 $\Gamma_{1}+\Gamma_{2}$ 转变为 $YMn_{0.9}Fe_{0.1}O_{3}$ 的 $\Gamma_{2}$，这是自旋重取向的首个成分类似物；其在温度域中的发生此前已在多种锰氧化物中报道。此外，虽然在 $T_{N}$ 以上观察到的巨大热致同构变化在有序态中被抑制，但施加 5T 磁场引起的小幅变化在整个范围内相对均匀，证实了该系统具有强磁弹性性质。随着 Fe 掺杂，有序磁矩 ($\mu_{ord}$) 的减小和平面磁阻挫现象被施加的磁场进一步增强，这显然是通过倾斜机制实现的。