[論文レビュー] Interplay between magnetism and magnetocaloric effect in NdCuSi

Sachin Gupta, К. Г. Суреш+1 more|arXiv (Cornell University)|May 6, 2013

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials参考文献 3被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、多結晶 NdCuSi における磁性とマグネタロニクス効果の相乗的相互作用を調査し、50 kOe の磁場下で 11.1 J/kg·K の大きな等温磁気的エントロピー変化を示す第二順位の磁気的相転移が確認された。結果は平均場理論およびランダウ理論と整合しており、相転移の第二順位性が確認され、スピン揺らぎが秩序化温度における抵抗率の異常と関連していることが示された。

ABSTRACT

We report the magnetic, thermal, magnetocaloric and transport properties of polycrystalline NdCuSi. The compound shows a weak antiferromagnetic ordering, as confirmed by different measurements. Arrott plots indicate that the magnetic phase transition is found to be second order in nature. The isothermal magnetic entropy change calculated using the magnetization data gives a value of 11.1 J/kg K for a field change of 50 kOe. The follows h2/3 dependence (h is the reduced field) with a negative intercept, which is predicted by mean field theory for second order phase transitions. Landau theory of phase transition was applied to calculate change in entropy, which was found to be in good agreement with that calculated directly from the magnetization data. Temperature dependence of electrical resistivity shows a pronounced anomaly at the ordering temperature, which is attributed to the spin fluctuations.

研究の動機と目的

• 多結晶 NdCuSi の磁気的およびマグネタロニクス的性質を調査すること。
• 複数の実験的手法を用いて NdCuSi の磁気的相転移の性質を特定すること。
• 平均場理論やランダウ理論などの理論的モデルと照らし合わせて、磁気的エントロピー変化を相関させること。
• 秩序化温度付近におけるスピン揺らぎが電気的抵抗率の異常を引き起こす役割を検討すること。

提案手法

• 等温磁気的エントロピー変化を決定するために、変化する磁場下での磁化測定。
• 磁気的相転移の順序を分析するためにアロット図の使用。
• 平均場理論を適用し、磁気的エントロピー変化の減少磁場 h に対する h2/3 の依存性を予測。
• 相転移のランダウ理論を応用してエントロピー変化を計算し、実験データと比較。
• 温度依存性電気的抵抗率の分析により、磁気的秩序化に関連する異常を検出。
• 理論的予測と実験的磁化およびエントロピーデータを比較し、第二順位相転移の挙動を検証。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NdCuSi の磁気的相転移の性質は何か。これは第二順位か第一順位か。
• RQ2 NdCuSi のマグネタロニクス効果は、印加磁場にどのように依存するか。また、平均場理論の予測に従うか。
• RQ3 スピン揺らぎは、磁気的秩序化温度付近での電気的抵抗率にどの程度の影響を及ぼすか。
• RQ4 ランダウ理論によるエントロピー変化の計算は、実験的に測定された磁気的エントロピー変化をどの程度よく再現するか。

主な発見

• NdCuSi は、複数の実験的手法により確認された弱い反強磁性秩序化転移を示す。
• アロット図および磁気的エントロピー変化の h2/3 スケーリングから、磁気的相転移が第二順位であることが示された。
• 50 kOe の磁場変化下で、等温磁気的エントロピー変化は 11.1 J/kg·K に達し、第二順位相転移の挙動と整合的である。
• 負の切片を持つ h2/3 依存性は、第二順位相転移の平均場理論の予測と一致する。
• ランダウ理論によるエントロピー変化の計算値は、磁化データから直接導出された値と良好に一致する。
• 磁気的秩序化温度における電気的抵抗率の顕著な異常は、スピン揺らぎに起因するとされる。