NdFe$_{0.5}$Mn$_{0.5}$O$_{3}$中的自旋重取向：中子散射与\emph{Ab-initio}研究

利用体磁化测量、中子/X射线衍射以及第一性原理密度泛函理论计算，我们详细研究了NdFe$_{0.5}$Mn$_{0.5}$O$_3$的结构、磁性和电子性质。该材料结晶为正交$Pbnm$结构，其中Mn和Fe占据相同的晶体学位置（$4b$）。该化合物的Mn/Fe亚晶格在接近250\,K时有序化为G型反铁磁相，其磁结构属于${\Gamma}_{1}$不可约表示，自旋沿晶体学$b$方向排列。这是非传统的，因为大多数正铁酸盐和正铬酸盐在N\'{e}el温度以下以${\Gamma}_{4}$表示有序化。随后，该磁结构在75\,K$\gtrsim$ T $\gtrsim$ 25\,K的温度范围内经历了完全的自旋重取向转变，在此温度区间内，从中子衍射测量可以看出，磁结构以两个不可约表示之和（${\Gamma}_{1}$+${\Gamma}_{2}$）的形式存在。在6\,K时，磁结构完全属于${\Gamma}_{2}$表示，自旋沿晶体学$c$方向反铁磁排列，并具有一个小的铁磁分量（$F_x$）。我们利用GGA+U和GGA+U+SO框架内的第一性原理计算，研究了这种不寻常的自旋重取向以及磁基态与电子结构之间的关联。