[論文レビュー] Magnetic, magnetocaloric and transport properties of HoRuSi compound

Sachin Gupta, К. Г. Суреш+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 16, 2013

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、多結晶 HoRuSi の磁気的性質、磁気カルセオール効果、および輸送特性を調査し、18 K および 8 K に二つの磁気転移を示すことが判明した。主に強磁性秩序が支配的である。化合物は顕著な磁気カルセオール効果を示し、50 kOe の磁場下で磁気エントロピー変化が 12.8 J/kg·K に達する。これは低温磁気冷媒としての応用可能性を示している。

ABSTRACT

Magnetic, thermal, magnetocaloric and transport properties of polycrystalline HoRuSi have been studied. It was found that the compound shows magnetic transitions at T1=18 K and T2=8 K. Magnetization data reveal that the ferromagnetic ordering is dominant in this compound. Magnetocaloric effect has been estimated from M-H-T data and the -ΔSM has been found to be 12.8 J/kg K for field of 50 kOe, which is comparable to some potential refrigerant materials in same temperature regime.

研究の動機と目的

• 磁化測定を用いて HoRuSi の磁気的相転移を特徴付けること。
• 磁気冷媒としての応用を想定し、HoRuSi の磁気カルセオール効果を評価すること。
• 磁気的挙動と関連して、HoRuSi の輸送および電子的性質を調査すること。
• 多結晶 HoRuSi の磁気秩序の性質および転移温度を特定すること。
• 同温度範囲内の他の既知の冷媒材料と比較して、HoRuSi の磁気カルセオール性能を評価すること。

提案手法

• 標準的な固体反応法を用いて多結晶 HoRuSi の試料を合成および特徴付けた。
• 磁化測定を温度および磁場の関数として行い、磁気的転移および秩序を特定した。
• マクスウェル関係を用いて、M-H-T 等温磁化データから磁気カルセオール効果を計算した。
• 磁気エントロピー変化 (∆S_M) を磁化の磁場および温度依存性から導出した。
• 輸送および熱的性質を分析し、電子的挙動と磁気的転移の相関を検討した。
• 解析は、磁場誘起転移の特定および転移温度付近の冷媒能力の定量に焦点を当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HoRuSi の磁気的転移温度は何か。磁気秩序の性質は何か。
• RQ2 8–18 K 範囲における HoRuSi の磁気カルセオール効果は、他の候補材料と比べてどうか。
• RQ3 50 kOe の磁場下での磁気エントロピー変化 (∆S_M) の大きさは何か。
• RQ4 輸送および熱的性質は、観察された磁気的転移とどのように相関しているか。
• RQ5 HoRuSi は低温領域における磁気冷媒として実用的候補と見なせるか。

主な発見

• HoRuSi は、温度依存的磁化測定により、18 K および 8 K に明確な二つの磁気的転移を示すことが確認された。
• 強磁性秩序が支配的であり、M-H ループで明確なヒステリシスおよび飽和挙動が観察された。
• 50 kOe の磁場下で磁気エントロピー変化 (∆S_M) が 12.8 J/kg·K に達し、顕著な磁気カルセオール性能を示した。
• 磁気カルセオール効果は、同様の低温領域に位置する他の有望な冷媒材料と同等の水準であった。
• 磁化の明確な磁場依存性が観察され、実用的な磁気冷媒応用への可能性を裏付けた。
• 観察された転移および大きな ∆S_M は、8–18 K 付近で磁気冷媒としての HoRuSi の有望な可能性を示唆している。