We have studied the magnetic structure, spin reorientation behaviour and dielectric properties of polycrystalline HoMn1-XFeXO3 (0.0 ≤ x ≤ 0.25) compounds using magnetization, neutron diffraction and dielectric measurements. These compounds crystallize predominantly in the hexagonal phase (P63cm) with a small phase fraction of the orthorhombic phase (Pnma) which increases with increase in dopant concentration and a total suppression of the hexagonal phase is observed at x=0.25. Doping Fe at the Mn site leads to an increase in the spin reorientation temperature (TSR) from 33K (x=0) to 55K (x=0.1) while the TN remains nearly constant at 72K. The magnetic structure of the hexagonal phase was found to be Γ4 (P6_3^'c'm) below TN and Γ3 (P6_3^'cm') below TSR. The magnetic ordering temperature of Ho3+ ions at 2(a) site appears to coincide with the TSR only in the case of x=0 sample. The Ho ions at 4(b) site are found to magnetically order below 8K. The TN of the Ho ions at both 4(b) and 2(a) sites do not appear to be affected by doping at the Mn site. The temperature variation of the Mn and Ho moments follow the Brillioun function dependence albeit with differing values of the molecular field constant λ0 and λ1. Short range magnetic order alone was found for the completely orthorhombic sample (x=0.25). An anomalous suppression of the dielectric constant (ε) at TN is observed in the case of hexagonal samples. Further, a linear correlation between Δε (=ε(T)-ε(0)) and the square of the antiferromagnetic moment M, is observed in these compounds.

中文翻译：

---

Fe掺杂h-HoMnO3的自旋重定向行为和介电性能

我们使用磁化、中子衍射和介电测量研究了多晶 HoMn1-XFeXO3 (0.0 ≤ x ≤ 0.25) 化合物的磁性结构、自旋重定向行为和介电性能。这些化合物主要在六方相 (P63cm) 中结晶，其中正交相 (Pnma) 的相分数随着掺杂剂浓度的增加而增加，并且在 x = 0.25 时观察到六方相的完全抑制。在 Mn 位置掺杂 Fe 导致自旋重定向温度 (TSR) 从 33K (x=0) 增加到 55K (x=0.1)，而 TN 几乎保持在 72K 不变。发现六方相的磁性结构在TN以下为Γ4（P6_3^'c'm），在TSR以下为Γ3（P6_3^'cm'）。仅在 x=0 样品的情况下，Ho3+ 离子在 2(a) 位点的磁有序温度似乎与 TSR 一致。发现 4(b) 位点的 Ho 离子在 8K 以下磁性排序。Ho 离子在 4(b) 和 2(a) 位点的 TN 似乎不受 Mn 位点掺杂的影响。Mn 和 Ho 矩的温度变化遵循布里渊函数依赖性，尽管分子场常数 λ0 和 λ1 的值不同。对于完全正交的样品（x = 0.25），仅发现了短程磁序。在六边形样品的情况下，观察到 TN 处的介电常数 (ε) 的异常抑制。此外，在这些化合物中观察到Δε（=ε（T）-ε（0））与反铁磁矩M的平方之间的线性相关性。发现 4(b) 位点的 Ho 离子在 8K 以下磁性排序。Ho 离子在 4(b) 和 2(a) 位点的 TN 似乎不受 Mn 位点掺杂的影响。Mn 和 Ho 矩的温度变化遵循布里渊函数依赖性，尽管分子场常数 λ0 和 λ1 的值不同。对于完全正交的样品（x = 0.25），仅发现了短程磁序。在六边形样品的情况下，观察到 TN 处的介电常数 (ε) 的异常抑制。此外，在这些化合物中观察到Δε（=ε（T）-ε（0））与反铁磁矩M的平方之间的线性相关性。发现 4(b) 位点的 Ho 离子在 8K 以下磁性排序。Ho 离子在 4(b) 和 2(a) 位点的 TN 似乎不受 Mn 位点掺杂的影响。Mn 和 Ho 矩的温度变化遵循布里渊函数依赖性，尽管分子场常数 λ0 和 λ1 的值不同。对于完全正交的样品（x = 0.25），仅发现了短程磁序。在六边形样品的情况下，观察到 TN 处的介电常数 (ε) 的异常抑制。此外，在这些化合物中观察到Δε（=ε（T）-ε（0））与反铁磁矩M的平方之间的线性相关性。Mn 和 Ho 矩的温度变化遵循布里渊函数依赖性，尽管分子场常数 λ0 和 λ1 的值不同。对于完全正交的样品（x = 0.25），仅发现了短程磁序。在六边形样品的情况下，观察到 TN 处的介电常数 (ε) 的异常抑制。此外，在这些化合物中观察到Δε（=ε（T）-ε（0））与反铁磁矩M的平方之间的线性相关性。Mn 和 Ho 矩的温度变化遵循布里渊函数依赖性，尽管分子场常数 λ0 和 λ1 的值不同。对于完全正交的样品（x = 0.25），仅发现了短程磁序。在六边形样品的情况下，观察到 TN 处的介电常数 (ε) 的异常抑制。此外，在这些化合物中观察到Δε（=ε（T）-ε（0））与反铁磁矩M的平方之间的线性相关性。