[论文解读] 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 12

一句话总结

本研究探讨了多晶NdCuSi中磁性与磁热效应之间的相互作用，揭示了在50 kOe磁场下具有11.1 J/kg·K大等温磁熵变的二级磁相变。结果与平均场理论和朗道理论一致，证实了相变的二级性质，并将自旋涨落与有序温度附近的电阻率异常联系起来。

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.

研究动机与目标

• 研究多晶NdCuSi的磁性和磁热效应。
• 利用多种实验技术确定NdCuSi中磁相变的本质。
• 将磁熵变与平均场理论和朗道理论等理论模型相关联。
• 研究自旋涨落在磁有序温度附近电阻率异常中的作用。

提出的方法

• 在不同磁场下测量磁化强度，以确定等温磁熵变。
• 使用Arrott图分析磁相变的阶数。
• 应用平均场理论，预测磁熵变随归一化磁场h的h2/3依赖关系。
• 采用相变的朗道理论计算熵变，并与实验数据进行比较。
• 分析温度依赖的电导率，检测与磁有序相关的异常。
• 将理论预测与实验测得的磁化强度和熵变数据进行对比，以验证二级相变行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 NdCuSi中的磁相变本质是什么？是二级相变还是第一级相变？
• RQ2 NdCuSi中的磁热效应如何随外加磁场变化？是否符合平均场理论的预测？
• RQ3 自旋涨落在磁有序温度附近对电导率的影响程度如何？
• RQ4 朗道理论计算的熵变与实验测得的磁熵变吻合程度如何？

主要发现

• NdCuSi表现出弱反铁磁有序转变，经多种实验技术证实。
• Arrott图和磁熵变的h2/3标度关系表明磁相变为二级相变。
• 在50 kOe磁场变化下，等温磁熵变可达11.1 J/kg·K，与二级相变行为一致。
• 磁熵变的h2/3依赖关系中负截距与二级相变的平均场理论预测相符。
• 朗道理论计算的熵变与直接从磁化数据导出的值具有良好一致性。
• 在磁有序温度处观察到明显的电导率异常，归因于自旋涨落。