一级相变磁制冷材料LaFe_(11.6)Si_(1.4)合金的磁相变特性系统分析

以La Fe11.6Si1.4合金为研究对象,系统分析了该一级相变材料的居里温度(TC)、磁场诱导磁相变的临界磁场(HC)、磁化率(χ)、磁滞、磁熵变(ΔS)、制冷能力(RCP)等磁性特性。结果表明:温度诱导磁相变的居里温度和磁场诱导磁相变的临界磁场均随磁场呈线性增加,ΔTC和ΔH随磁场和温度的变化率的值分别为4.1 K·T-1和0.2 T·K-1。当合金处于纯铁磁态和顺磁态时熵变磁熵变几乎为零,但磁场诱导的磁相变,会导致某一定温度下合金磁熵变有一个突变。但合金最大熵变并不是随磁场的增加而线性增加,当磁场达到一定值后随磁场增加其值基本没有变化。不同模型计算的制冷能力均随磁场的增加而呈线性增加。在两相共存态中,同一温度下两种不同铁磁的磁化率存在差异,即因磁场诱导的铁磁态相与合金中本身的铁磁态相的磁化率存在差异,且前者小于后者,这种物理现象对深入研究温度诱导和磁场诱导磁相变的差异有一定的参考价值。     

多铁性铬氧化物YCrO3体系的磁特性及比热研究

系统研究了低温条件下铬氧化物YCrO3体系的磁特性及比热特点.实验结果表明,在高温区(T＞140 K)直流磁化率随温度的变化遵从居里-外斯定律,YCrO3体系处于顺磁状态,样品的有效平均磁矩μefr=3.99μB、顺磁居里-外斯温度TCw =-340 K,即体系具有反铁磁性.在TN =140 K附近,YCrO3体系经历了由顺磁态向倾角反铁磁态的相转变,其自旋磁结构一直保持为Г4(Gx,Ay,Fz;FRz);低温条件下(T＜140 K),体系具有完整闭合的磁滞回线,表明YCrO3样品具有反铁磁性的同时,具有明显的弱铁磁性,且随温度的降低铁磁性逐渐增强.对应于磁相变温度TN,比热曲线在140 K附近出现尖锐的λ形反常突起,由于Y离子没有磁性,显示了Cr3+磁矩亚晶格的顺磁-反铁磁相变对比热的贡献.     

Dy_3NiSi_2合金磁相变与磁热性能研究

通过对Dy_3NiSi_2合金样品的X射线粉末衍射谱、等温变磁磁化曲线、等磁场变温磁化曲线分析,主要研究了合金的相结构和晶格参数、磁相变属性和磁热性能。X射线衍射谱表明Dy_3NiSi_2样品几乎为Gd_3NiSi_2型正交结构(空间群:Pnma, No.62)的单相合金,其晶格常数分别为a=1.1242(3) nm,b=0.41073(3) nm,c=1.1223(9) nm。在45～300 K温度范围内, Dy_3NiSi_2合金仅展现出铁磁-顺磁相变, 0.01 T磁场下的dM/dT和0～2 T磁场下的Arrott图表明, Dy_3NiSi_2合金的磁相变为居里温度T_c=54 K的铁磁-顺磁二级磁相变。在0～2 T磁场范围内, Dy_3NiSi_2合金居里温度处的最大磁熵变为3.65 J·(kg·K)~(-1),相对制冷量为167.9 J·kg~(-1)。     

LaFe11.6Si1.4/10%Co复合材料的磁热效应EI北大核心CSCD

利用SPS(放电等离子烧结)技术制备了La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料,结合XRD,OM和Versa Lab等手段,系统地研究了La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料的相组成、微观结构和磁热性能。不同烧结温度制备的铸态La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料由1∶13相、α-Fe相和Co相组成,烧结温度的提高促进了主相(1∶13相)的分解,恶化复合材料的磁热性能。OM测试结果表明,烧结温度的提高有利于孔隙尺寸的减小,提高铸态La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料的致密度。923 K烧结的铸态La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料的居里温度TC为199.8 K,0～2 T磁场范围的最大等温磁熵变为3.02 J·kg-1·K-1,RC值为40.6 J·kg-1,并表现出二级磁相变的特点,具有良好的磁热性能。     

Gd0．6DY0．4Co2-xAlx系合金磁热性能的研究

用量子磁强仪对Cd0.6Dy0.4Co2-xAlx(x=0,0.1)系合金的居里温度、磁相变、磁熵变等磁性质进行了研究.结果表明:该系合金居里温度随着X量的引入而增加;热处理后,X=0,0.1合金由双相晶体结构基本变为单相晶体结构,磁熵变比铸态合金分别提高53.2%和33.1%,居里温度基本不变.铝元素的加入并没有改变合金的相变类型,合金仍保持二级相变.     

巡游磁体Sr1-xCaxRuO3系列的磁性

固相反应法制备了Sr1-xCaxRuO3系列. PPMS测量了样品的零场冷却和加场冷却磁化强度和交流磁化率. 居里-外斯定律确定了样品的顺磁居里温度TP. 结果表明, 随x的增加, TP减小. 当x≤0.6时TP大于零; 当x>0.6时TP小于零. 利用交流磁化率随温度变化的关系确定样品的铁磁居里温度TC, 随x的增加TC减小. 当x=0.8时TC降至4 K; 而当x=1.0时, 即使温度降到1.7 K, 也未出现磁有序.     

LaFe11.6Si1.4B0.5快淬带的磁相变和磁熵变

通过熔体快淬法制备了具有NaZn13型立方结构的LaFe11.6Si1.4B0.5化合物。与LaFe11.6Si1.4比较,加入B以后的试样中残余α-Fe杂相的含量显著减少。LaFe11.6Si1.4中加入一定量的B后对居里温度TC没有明显改变,化合物仍然保留了在居里温度附近的一级铁磁/顺磁转变和巡游电子变磁转变特征。LaFe11.6Si1.4B0.5化合物具有和LaFe11.6Si1.4化合物接近的巨大磁熵变,但合成时间可以进一步缩短。     

铥掺杂钙钛矿锰氧化物La0.7Sr0.3MnO3的临界行为和磁熵变研究

在钙钛矿锰氧化物La_0.7Sr_0.3MnO₃的La位掺杂Tm³⁺,研究掺杂对体系结构、磁性、磁相变附近的临界行为和磁熵变的影响。通过掺杂调节A位平均离子半径,使体系居里温度更趋近室温;利用Kouvel-Fisher方法分析磁转变温度附近的临界行为,La_0.7Sr_0.3MnO₃的临界指数与三维海森堡模型的临界指数非常接近,表明未掺杂时磁相变附近的铁磁耦合为短程有序。掺杂Tm³⁺后样品La_0.65Tm_0.05Sr_0.3MnO₃的铁磁临界指数β趋近于海森堡模型,但顺磁临界指数γ却更接近于平均场理论模型,这可能是受顺磁区域的偶极相互作用影响。同时掺杂Tm³⁺后,在7 T磁场下的磁熵变值由6.19 J·kg^-1·K^-1减小到4.99 J·kg^-1·K...     

CeFe10.5Si2.5金属间化合物晶体结构、磁性和磁熵变特性研究

通过X射线衍射和磁性测量等手段对金属间化合物CeFe10.5Si2.5的晶体结构、磁性以及磁熵变进行了研究. 结果表明,经过对铸态样品进行12 h退火所得的金属间化合物CeFe10.5Si2.5晶体为单相立方NaZn13型结构; 在1.5 T外磁场下居里温度TC～206 K附近的最大等温磁熵变为10.7 J·kg-1·K-1,并随着外磁场的增大而迅速增大; 从Arrott曲线中可以看出,在此化合物中没有明显的巡游电子变磁转变特性,但从低磁场下的热磁曲线可知,磁化强度在居里温度处发生陡峭的变化,这应该是该化合物获得大磁熵变的原因.     

Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5的结构、磁相变与磁熵变

采用粉末XRD和振动样品磁强计研究了Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5合金的结构、磁相变和低场变化下的磁熵变。磁性测量结果表明,Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5合金的磁化强度在居里温度附近发生突变,具有一级相变的典型特征,室温具有Gd5Si2Ge2型单斜结构;合金低场磁热效应非常明显,1.8T磁场变化下,在其居里温度272K附近的最大磁熵变为16.7J.kg-1.K-1。用成本低廉的Sn取代Gd5Si2Ge2中部分Si和Ge后,Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5在低磁场变化下的磁熵变比金属Gd大得多并略高于Gd5Si2Ge2。     

La-Fe-M(M=Al, Si)化合物磁热性能研究进展

介绍了La-Fe-M(M=AI,Si)化合物在磁热性能研究方面的最新进展。具有NaZn13型晶体结构,含高浓度Fe的La-Fe—M(M=AI,Si)化合物为良好的软磁材料;用少量的Co替代化合物中Si,Al元素可以将化合物的居里温度提高至室温;对La(Fe1-yCoy)xSi13-x化合物,适量的Si,Co组合可使化合物在室温产生可与Gd5Si2Ge2比拟的磁热效应;加入适量的间隙原子H,也可使La(FexSi1-x)13在室温的磁热性能远远大于金属Gd;对含Si量低及含Si量高的La(FexSi1-x)13化合物在相转变点附近由温度和磁场诱导相变的本质做了详细阐述。     

稀土硫代磷酸盐REPS4的磁性

在２－３００Ｋ温度范围内测定了ＲＥＰＳ４系列化合物的磁化率,进而研究了各个化合物的磁化率和倒易磁化率随温度的变化,最后用５０－３００Ｋ温度范围的磁化率数据拟合得到各个顺磁稀土离子ＲＥ＾３＋的居里－外斯常数和有效顺磁磁矩μｅｆｆ。     

纳米块体金属钆和镝的磁性相变分析

对纳米晶钆(Gd)和镝(Dy)块体材料的磁性进行了研究.与多晶比较,通常纳米晶的磁化强度减小,居里温度TC降低,但平均粒径为10 nm的纳米晶Dy的居里温度TC反而升高到100 K,平均粒径为10 nm的纳米晶Gd中还存在明显的反铁磁相.通过RKKY交换作用的计算知道,晶面晶界处原子的交换积分会发生正负号的变化,能量最低的稳定状态对应三种有序相:铁磁相、反铁磁相和扇相,晶粒中在一定条件下出现三相共存.对于平均粒径为10 nm的纳米晶,晶面晶界处原子所占比例很大,三相叠加的结果,对于Gd,即是在相变点附近出现磁化强度尖峰;对于Dy,则是磁化强度随温度升高下降缓慢,表现为居里温度TC比多晶升高.     

熔融碱法制备三重价态钙钛矿锰氧化物

以MnO₂, Ca(OH)₂和La(OH)₃为反应原料, 在惰性气氛、 低温(500 ℃)熔融KOH体系中合成了具有菱形钙钛矿结构Ca, K共掺杂的La_0.64Ca_0.25K_0.11MnO₃纳米材料, 并对Mn的价态及磁学性能等进行了讨论. X射线光电子能谱(XPS)分析结果表明, La_0.64Ca_0.25K_0.11MnO₃纳米材料中的Mn具有三重混合价态, 其零场冷却低温磁化率曲线表现出顺磁-铁磁转变, 居里温度(T_c)为280 K.     

磁场对钙钛矿结构的铁磁体临界行为的影响

采用传统的固相反应法制备了具有钙钛矿结构的稀土锰氧化物La2/3Ca1/3MnO，多晶样品，使用超导量子干涉磁力仪对样品的零场降温磁化强度、有场降温磁化强度和初始磁化强度进行了表征。顺磁相到铁磁相的转变温度发生在265K。零场降温和有场降温磁化强度在260K以上出现分叉，我们认为这是由于零场降温和有场降温磁化强度的不同测试过程导致的。应用标度理论，对外磁场引起的临界行为的变化进行了研究。结果表明，外磁场增加可以导致体系的磁有序程度的增加。     

巡游电子系化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)11.4Si1.6的磁热效应

对制备的化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)11.4Si1.6(x=0.02,0.04,0.06)的相组成、巡游电子变磁转变(IEMT)特性和磁热效应(MCE)进行了研究。粉末X射线衍射结果表明,经1373 K真空退火处理7 d后,化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)11.4Si1.6(x=0.02,0.04,0.06)均为单相立方NaZn13型晶体结构。随着Co含量由x=0.02增加到x=0.06,样品的居里温度TC由207 K上升到277 K。在0~1.5 T磁场变化下,x=0.02,0.04,0.06时样品的最大磁熵变|ΔSM(T)|分别为40.17,12.60和7.65 J.kg-1.K-1,可见该化合物有巨大的磁熵变,而且随Co含量的增加最大磁熵变迅速减小。该化合物的巨大磁熵变来源于TC处的一级相变,以及在TC以上由磁场诱导IEMT,但由于Co原子对Fe原子的替代能够抑制变磁转变的发生,因此该系化合物最大磁熵变随Co含量的增加迅速减小。     

La2/3Ca1/3MnO3中的输运机制与CMR效应

研究了超大磁阻材料La2/3Ca1/3MnO3的磁电特性，发现由电阻测量得到的绝缘体．金属相变与由磁化曲线得到的顺磁-铁磁相变温区完全一致，均随磁场的增强推向高温区。结果证明样品输运行为的变化起因于磁结构的变化，在Tc附近产生超大巨磁电阻效应。     

钙钛矿锰氧化物La_(0.875)Eu_(0.025)Sr_(0.1)MnO_3的磁性和磁卡效应研究

多晶样品La_(0.875)Eu_(0.025)Sr_(0.1)MnO_3用传统固相反应法制备得到。X射线衍射仪(XRD)表明样品为纯相。通过测量磁化强度随温度的变化曲线(M-T)、不同温度下磁化强度随磁场的变化曲线(M-H)研究了该多晶样品的磁性及磁卡效应。研究发现:样品在低温部分表现出团簇自旋玻璃的特征,在15～125 K温度范围内表现为铁磁特征;在125～350 K温度范围内表现出预成型团簇相的特征;在350 K以上表现出纯顺磁特征。在居里温度T_C≈119 K附近,系统发生了二级相变而且出现较大的磁熵变值,样品在7 T外加磁场下的最大磁熵变绝对值为2.83J·K~(-1)·kg~(-1),磁制冷效率为427.53 J·kg~(-1)。因此,该样品具有在高温区实现磁制冷的潜能。     

D-和L-丙氨酸的磁手性相变

利用变温直流磁化率测定, 在外加磁场强度为1 T, 磁场平行晶体c轴, 发现在温度270 K, D-和L-丙氨酸发生磁手性相变. 结合中子衍射确定磁手性相变机制为, D-和L-丙氨酸中的(N+H)有类金属氢原子特性, 在相变点270 K, 由(N+H)释放的电子自旋有磁手性. 用变温偏振拉曼光谱进一步证明, D-丙氨酸中的(N+H)的电子自旋(↑), 而L-丙氨酸中的电子自旋(↓), 处于高低不同的能态.磁手性相变(宇称和时间反演都破缺)能差为10^-4-10^-5 eV·molecule^-1.     

La1-xCaxMnO3外延薄膜的制备、结构及磁电阻效应

采用溶胶-凝胶旋涂法在单晶LaAlO3 (100)基片上生长了La1-xCaxMnO3(x=0, 0.05, 0.1, 0.2)外延薄膜. 利用X射线衍射仪(XRD)、 原子力显微镜(AFM)、 聚焦离子束系统(FIB)、 X射线光电子能谱分析仪(XPS)、 振动样品磁强计(VSM)和磁性测量系统(MPMS)对样品的结构、 形貌、 价态、 居里温度和磁电阻效应进行了研究. 结果表明, 薄膜为立方钙钛矿结构, 具有明显的(100)外延生长取向和平整的表面. 在居里温度附近, 样品发生铁磁-顺磁转变. 随着Ca2+掺杂量的增加, 样品的居里温度升高, La0.8Ca0.2MnO3的居里温度为264 K. 随温度的变化, 样品发生了金属-绝缘体转变. 样品还具有较大的磁电阻效应, 在H=2.0 T, T=210 K时, La0.95Ca0.05MnO3的磁电阻达到80.9%.