[論文レビュー] Change in the order of magnetic transition in HoRhGe as probed by magnetoresistance and magnetocaloric studies

Sachin Gupta, К. Г. Суреш+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 2013

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials参考文献 41被引用数 20

ひとこと要約

本研究では、磁気抵抗および磁気カロリック測定を用いて、HoRhGeにおける外部磁場に依存する磁気転移の順序を調査した。低磁場では一次転移的メタ磁性転移を示し、高磁場では二次転移に類似した挙動を示すことが明らかになった。5.5 K、50 kOe条件下で、大きな磁気カロリック効果（ΔS_M = 11.1 J/kg·K）と25%の負の磁気抵抗が観測され、ネール温度近くで磁場駆動による転移特性の変化が示唆された。

ABSTRACT

Magnetoresistance and magnetocaloric properties of polycrystalline HoRhGe have been studied. This compound orders antiferromagnetically with a Neel temperature (TN) of 5.5 K and undergoes a first order metamagnetic transition at 2 K. It shows a large negative magnetoresistance of 25% at TN, for a field of 50 kOe. However, at 2 K and in lower fields, the magnetoresistance is found to be positive with a magnitude of about 12%, which is attributed to the first order metamagnetic transition. The compound also shows large magnetocaloric effect near its Neel temperature. Field dependence of magnetic entropy change also reflects the change in the nature of magnetic transition as the field is increased. The value of magnetic entropy change (-ΔSM) is found to be 11.1 J/kg K for a field change of 50 kOe. Field dependence of magnetoresistance and magnetocaloric effect clearly shows the change in the order of the metamagnetic transition with increase in field.

研究の動機と目的

• HoRhGeにおける磁場依存の磁気転移の性質を理解すること。
• 磁場の増加に伴い一次転移から二次転移への転移順序の変化を調査すること。
• 磁気抵抗および磁気カロリック応答を磁気転移挙動と関連付けること。
• ネール温度およびメタ磁性転移を越えて、磁気カロリック効果および磁気抵抗を定量的に評価すること。
• 磁気エントロピー変化の磁場依存性とその転移順序との関係を特定すること。

提案手法

• 多結晶HoRhGe試料を合成し、磁気的性質について特徴づけた。
• 磁気抵抗を磁場および温度の関数として測定し、特に5.5 Kおよび2 Kに注目した。
• 磁気カロリック効果は、場磁気依存の等温磁化度から磁気エントロピー変化（ΔS_M）を評価した。
• ΔS_Mおよび磁気抵抗の磁場依存性を分析し、磁気転移の順序を推定した。
• データからネール温度（T_N = 5.5 K）および2 Kにおけるメタ磁性転移を特定した。
• 磁場誘起による一次転移的性質の抑制に基づく、転移順序変化の理論的解釈が行われた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HoRhGeにおける磁気転移の順序は、磁場の増加に伴いどのように変化するか？
• RQ2 磁気抵抗応答とHoRhGeにおける磁気転移の性質の関係は何か？
• RQ3 磁気エントロピー変化（ΔS_M）は磁場にどのように依存し、それが転移順序に何を示唆するか？
• RQ4 低磁場および低温度条件下で観測された負の磁気抵抗から正の磁気抵抗へのスイッチングの原因は何か？
• RQ5 外部磁場によってHoRhGeの磁気カロリック効果を調整可能か？その大きさは何か？

主な発見

• 2 Kで、低磁場条件下で12%の正の磁気抵抗を示す一次転移的メタ磁性転移が観測された。
• ネール温度（5.5 K）では、50 kOeの磁場下で25%の大きな負の磁気抵抗が観測され、強い磁場誘起スピン再配列が示唆された。
• 磁気エントロピー変化（−ΔS_M）は、T_N = 5.5 K近傍の50 kOeの磁場変化で11.1 J/kg·Kに達した。
• 磁場依存の磁気抵抗および磁気カロリック応答は、磁場の増加に伴い一次転移から二次転移への転移順序の変化を明確に示した。
• 転移順序の変化は、ΔS_MおよびMRの磁場依存性によって確認されたように、磁場誘起による一次転移的性質の抑制に起因する。
• 磁気抵抗の大きさと磁気転移の性質の間には明確な相関が示され、T_Nでは負のMR、2 Kの低磁場下では正のMRが観測された。