[论文解读] 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 20

一句话总结

本研究通过磁阻和磁热测量，探究了HoRhGe中的场调控磁转变顺序。结果表明，在低场下表现为一级相变的元磁转变，而在高场下则呈现类似二级相变的行为，同时具有较大的磁热效应（ΔS_M = 11.1 J/kg·K）和在5.5 K、50 kOe下达到-25%的负磁阻，表明在奈尔温度附近磁转变特性受磁场驱动发生改变。

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.

研究动机与目标

• 理解HoRhGe中磁转变的场依赖特性。
• 研究随着磁场增加，磁转变顺序从一级到二级的演变。
• 将磁阻和磁热响应与磁转变行为相关联。
• 量化在奈尔温度和元磁转变区域磁热效应和磁阻的大小。
• 确定磁熵变的场依赖性及其与转变顺序的关系。

提出的方法

• 制备并表征了多晶HoRhGe样品的磁性性质。
• 测量了磁阻随磁场和温度的变化，重点关注5.5 K和2 K的条件。
• 通过磁场依赖的等温磁化数据计算磁熵变（ΔS_M），评估磁热效应。
• 分析ΔS_M和磁阻的场依赖性，以推断磁转变的顺序。
• 从数据中识别出奈尔温度（T_N = 5.5 K）和2 K处的元磁转变。
• 基于磁场抑制一级相变特征的理论解释，分析了转变顺序变化的机制。

实验结果

研究问题

• RQ1 HoRhGe中的磁转变顺序如何随磁场增加而演变？
• RQ2 HoRhGe中磁阻响应与磁转变本质之间存在何种关系？
• RQ3 磁熵变（ΔS_M）如何随磁场变化，其揭示了何种转变顺序信息？
• RQ4 在低场和低温条件下，为何观察到负磁阻向正磁阻的转变？
• RQ5 HoRhGe中的磁热效应是否可通过外加磁场调控，其大小如何？

主要发现

• 在2 K时，HoRhGe表现出一级元磁转变，低场下磁阻呈正向12%，表明其存在一级相变特征。
• 在奈尔温度（5.5 K）下，施加50 kOe磁场时观察到-25%的显著负磁阻，表明强磁场诱导的自旋再取向。
• 在T_N = 5.5 K附近，磁熵变（−ΔS_M）达到11.1 J/kg·K（对应50 kOe的磁场变化）。
• 磁场依赖的磁阻和磁热响应明确表明，随着磁场增加，磁转变顺序从一级向二级转变。
• 转变顺序的变化归因于磁场抑制一级相变特征，该结论通过ΔS_M和MR的场依赖性得到证实。
• 数据表明磁阻大小与磁转变本质之间存在清晰相关性：在T_N处为负磁阻，而在2 K低场下为正磁阻。