[论文解读] 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 3

一句话总结

本研究调查了多晶 HoRuSi 的磁性、磁热效应及输运性质，揭示其在 18 K 和 8 K 处存在两个磁性转变，且具有主导的铁磁有序。该化合物表现出显著的磁热效应，在 50 kOe 磁场下磁熵变为 12.8 J/kg·K，显示出在低温磁制冷应用中的潜力。

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.

研究动机与目标

• 通过磁化率测量表征 HoRuSi 中的磁性相变。
• 评估 HoRuSi 的磁热效应，以评估其在磁制冷中的潜在应用。
• 研究 HoRuSi 的输运与电子性质，以关联其磁性行为。
• 确定多晶 HoRuSi 中磁有序的性质及转变温度。
• 将 HoRuSi 的磁热性能与同一温度范围内其他已知制冷剂材料进行比较。

提出的方法

• 采用标准固态反应技术合成并表征了多晶 HoRuSi 样品。
• 通过温度和磁场依赖的磁化率测量，识别磁性转变与有序行为。
• 利用麦克斯韦关系，从 M-H-T 等温磁化数据计算磁热效应。
• 根据磁化率随磁场和温度的变化关系，推导磁熵变 (∆S_M)。
• 分析输运与热学性质，以关联电子行为与磁性转变。
• 分析重点在于识别场致相变并量化转变温度附近的制冷容量。

实验结果

研究问题

• RQ1 HoRuSi 中的磁性转变温度是多少？其磁有序性质如何？
• RQ2 HoRuSi 的磁热效应与 8–18 K 温度范围内其他候选材料相比如何？
• RQ3 在 50 kOe 磁场下，HoRuSi 的磁熵变 (∆S_M) 幅值是多少？
• RQ4 输运与热学性质如何与观测到的磁性转变相关联？
• RQ5 HoRuSi 是否可被视为低温区磁制冷的可行候选材料？

主要发现

• HoRuSi 的温度依赖磁化率测量证实其在 18 K 和 8 K 处存在两个明显的磁性转变。
• HoRuSi 中以铁磁有序为主，M-H 回线表现出明显的滞后与饱和行为。
• 在 50 kOe 磁场下，磁熵变 (∆S_M) 达到 12.8 J/kg·K，表明其具有优异的磁热性能。
• 该磁热效应与同一低温区其他有前景的制冷剂材料相当。
• 该化合物表现出明显的磁化率场依赖性，支持其在实际磁制冷应用中的潜力。
• 观测到的相变与较大的 ∆S_M 表明，HoRuSi 是在 8–18 K 附近磁制冷的有前途候选材料。