Fe掺杂六方LuMnO3中的自旋-晶格耦合与阻挫磁性

报道了在 50$\%$ Fe 掺杂的阻挫六方 ($h$)LuMnO$_3$ 中观察到的强自旋-晶格耦合和显著的阻挫效应。在磁化数据中观察到 $T_{\mathrm N} \approx$ 112~K 的尼尔（Néel）转变和 $T_{\mathrm {SR}} \approx$ 55~K 的可能的自旋重取向转变。从中子粉末衍射数据，在和低于 300~K 时的核结构在极性 $P6_3cm$ 空间群中被精修。虽然 LuMnO$_3$ 的磁结构属于 $\Gamma_4$ ($P6'_3c'm$) 表示，但 LuFe$_{0.5}$Mn$_{0.5}$O$_3$ 的磁结构属于 $\Gamma_1$ ($P6_3cm$)，这由 $\mathbf{(100)}$ 反射的强强度以及根据自旋-晶格耦合的存在所支持。Lu 和 Mn/Fe 的精修原子位置表明在 $T_{\mathrm N}$ 和 $T_{\mathrm {SR}}$ 处有显著原子位移，证实了强自旋-晶格耦合。我们的结果补充了在 $h$LuFeO$_3$ 薄膜中室温多铁性的发现，并将推动研究 LuFe$_{1-x}$Mn$_x$O$_3$ 体系作为潜在的多铁材料，其中电极化与巨大原子位移相关联。