MnFe(P Ge Si)化合物 磁热效应 居里温度 热滞 磁嫡变
《居里温度的测量》报告参考模板
钙钛锰氧化物居里温度的测量摘要本文通过对电感的测量得到了某钙钛锰氧化物的居里温度，并就影响实验结果的相关因素进行了讨论。
关键词居里温度钙钛矿锰氧化物测量补偿引言铁磁性物质的磁性随温度的变化而改变。
当温度上升到某一温度时，铁磁性材料就由铁磁状态转变为顺磁状态，即失掉铁磁性物质的特性而转变为顺磁性物质。
铁磁性转变为顺磁性的温度称为居里温度或居里点，以Tc表示。
测定铁磁材料的居里温度不仅对磁材料、磁性器件的研究和研制，而且对工程技术的应用都具有十分重要的意义。
本次实验就是测定钙钛矿锰氧化物居里温度，通过这次实验我们掌握测定居里温度的一种方法，同时这次实验让我们能够对居里温度的物理意义有更深刻的了解。
实验原理1. 钙钛矿锰氧化物简介钙钛矿锰氧化物指的是一大类具有AB O3型钙钛矿结构的锰氧化物。
理想的AB O3型（A为稀土或碱土金属离子，B为Mn离子）钙钛矿具有空间群为Pm3m的立方结构，如以稀土离子A作为立方晶格的顶点，则Mn离子和O离子分别处在体心和面心的位置，同时，Mn离子又位于六个氧离子组成的MnO6八面体的重心，如图1（a）所示。
图1（b）则是以Mn离子为立方晶格顶点的结构图。
一般，把稀土离子和碱土金属离子占据的晶体称为A值，而Mn离子占据的晶位称为B 位。
图1钙钛矿锰氧化物晶体结构这些钙钛矿锰氧化物的母本氧化物是La MnO3，Mn离子为正二价，这是一种显示反铁磁性的绝缘体，呈理想的钙钛矿结构。
早在20世纪50—60年代，人们已经发现，如果用二价碱土金属离子（Sr、Ca、Pb等）部分取代三价稀土离子，Mn离子将处于/混合价状态，于是，通过和离子之间的双交换作用，在一定温度（Tp）以下、将同时出现绝缘体—金属转变和顺磁性—铁磁性转变。
2. 铁磁物质的磁化规律由于外加磁场的作用，物质中的状态发生变化，产生新的磁场的现象称为磁性。
物质的磁性可分为反铁磁性（抗磁性）、顺磁性和铁磁性三种，一切可被磁化的物质叫做磁介质。
(1∶1,5∶3)型Mn基磁制冷材料的磁性与磁热效应的开题报告
(1∶1，5∶3)型Mn基磁制冷材料的磁性与磁热效应的开题报告一、选题背景和意义随着能源问题和环境污染等问题的不断加剧，磁制冷作为一种清洁、高效、节能的新型制冷技术备受关注。
磁制冷的核心是磁热效应，即通过外界磁场对磁性材料进行磁场变化，使磁性材料发生磁热变化，从而实现温度变化。
Mn基磁制冷材料作为磁热效应应用的热点之一，具有较高的磁场敏感度和较大的短时热稳定性，因此备受关注。
本文选取Mn基磁制冷材料中常用的(1∶1，5∶3)两种比例组成的合金，研究其磁性能和磁热效应，分析其制冷性能和应用前景，探寻Mn基磁制冷材料在制冷领域中的潜力。
二、研究目的1. 研究(1∶1，5∶3)型Mn基磁制冷材料的磁性能，包括磁化强度、居里温度、磁化曲线等指标的测试和分析。
2. 研究(1∶1，5∶3)型Mn基磁制冷材料的磁热效应特性，包括磁热效应系数、最大热吸收等指标的测试和分析。
3. 分析(1∶1，5∶3)型Mn基磁制冷材料的制冷性能和应用前景，探讨其潜力和发展方向。
三、研究方法和步骤1. 实验方法(1) 制备样品：采用真空感应熔炼法制备(1∶1，5∶3)型Mn基磁制冷材料。
(2) 磁性测试：使用磁滞回线仪测定样品的磁化曲线及磁化强度；使用磁化率计测定样品的居里温度和饱和磁化强度。
(3) 磁热效应测试：采用差示扫描量热法测定样品在不同外磁场下的热吸收和热释放数据，并计算其磁热效应系数。
2. 步骤(1) 制备(1∶1，5∶3)型Mn基磁制冷材料样品。
(2) 分别使用磁滞回线仪和磁化率计测试样品的磁化强度、居里温度和饱和磁化强度。
(3) 采用差示扫描量热法测定样品在不同外磁场下的热吸收和热释放数据，并计算其磁热效应系数。
(4) 分析磁性能、磁热效应和制冷性能，探讨其应用前景和发展方向。
四、预期成果和意义通过研究(1∶1，5∶3)型Mn基磁制冷材料的磁性能和磁热效应特性，分析其制冷性能和应用前景，本研究将为Mn基磁制冷材料的进一步研究和应用提供理论和实验基础。
Mn1.25Fe0.65P0.5-xSi0.5+x系列化合物的磁热效应
２ 结果 与讨 论
图 １为 Ｍｎ １ ． ２ ５ Ｆ ｅ ｏ ． ６ ５ Ｐ 。 ． ５ － ｘ Ｓ 。 ． ５ ＋ ｘ （ ｚ一０ ． ０ ２ ， ０ ． ０ ４ ， ０ ． ０ ６ ， ０ ． ０ ８ ） 系列 化 合 物 的 ＸＲ Ｄ谱 ． 经 Ｘ Ｒ Ｄ 分 析 软 件 （ Ｘ’ Ｐ ｅ ｒ ｔ Ｐ ｌ ｕ ｓ ） 确定 ， 该 系列 化合 物 的主相 均为 Ｆ ｅ Ｐ型六 角 型结构 ， 空 间 群为 Ｐ ６ ２ ｍ， 晶格 常 数 ａ 、 ｃ和 晶胞 体
积 等参 数 见表 １ ． 由表 １ 可知， 随着 Ｓ ｉ 含 量 的增 加 ， 晶格 常数 ｃ和 晶胞 体 积 逐 渐减 小 ， 晶格 常 数 ａ逐 渐 增大 ． 由 ＸＲ Ｄ谱可 以看 出 ， Ｓ ｉ 含量 分 别 为 ０ ． ５ ２和 ０ ． ５ ４时 ， 系列 化 合 物 主项 均 为单 一 的 Ｆ ｅ Ｐ型 六 角 型 结 构， 随着 Ｓ ｉ 含 量 的继续 增加 ， 开 始 出现杂 相． 经 过分 析 比对 ， 杂相 为 （ Ｍｎ ， Ｆ ｅ ） Ｓ ｉ 。 ， 且 杂相 峰 强 度 随着 Ｓ ｉ 含 量
第 ４ ６卷 第 ２期
２ ０ １ ７年 ３月
内 蒙 古师 范 大 学 学报 （ 自然 科 学 汉 文 版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ Ｍｏ ｎ ｇ ｏ ｌ ｉ ａ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
稀土 化合 物 和过渡金 属 化合物 具有 巨磁 热效 应 ， 是室 温磁 制冷 技术 中 的重要 材料 ， 特别 是基 于过 渡 金属 化合 物 Ｍｎ Ｆ ｅ （ Ｐ， Ａｓ ） ［ 妇已衍生 出许 多过 渡金 属材 料 。 。 。 ］ ． Ｍｎ Ｆ ｅ （ Ｐ ， Ｓ ｉ ） 是 Ｍｎ Ｆ ｅ （ Ｐ， Ａｓ ） 材料 衍 生 出 的一 种 高 性 能 磁性 材料 ， 它 以制 作成 本 低廉 、 巨磁 热效 应 优 良等 特点 受 到 人们 的 关注 ， 本 文 通 过调 节 Ｍｎ Ｆ ｅ （ Ｐ ， Ｓ ｉ ） 材 料 中非金 属 （ Ｐ， Ｓ ｉ ） 元 素的 配 比 ， 研 究 Ｍｎ Ｆ ｅ （ Ｐ， Ｓ ｉ ） 系列化 合物 的磁 热效 应．
Mn_(1.3)Fe_(0.7-x)V_xP_(0.45)Si_(0.55)系列化合物的磁热效应
第 ４ 卷 第 ４ １ 期
２１ ０ ２年 ７月
内 蒙古 师 范 大 学 学报 （ 自然 科 学汉 文 版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｅ ｏ ｇ ｌ ｒ ｌＵｎｖ ｒ ｉ （ ｔ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅ Ｅ ｉ ｏ ） ｏ ｒ ａ ｆＩ ｎ ｒ Ｍ ｎ ｏ ｉ Ｎｏ ｍａ ｉ ｅ ｓｔ Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｄ ｔ ｎ ａ ｙ ｉ
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ４ １４ ． Ｊ ｌ Ｏ ２ ｕｙ２ １
Ｍｎ． ｅ． ｚ ５ ｉ 系列化 合物 的磁 热效 应 １ Ｏ一 Ｐ ５ ３ ７ Ｖｚ Ｆ Ｓ
刘 雨 江 ， 遥 祥 ，特 古 斯 ，哈 斯 朝鲁 ，宋 志 强 ，海 山 ， 耿 利 胜
（ 内蒙 古 师 范 大 学 内蒙 古 自治 区功 能 材 料 物 理 与 化 学重 点 实验 室 ． 蒙古 呼 和 浩 特 ０ ０ ２ ） 内 １ ０ ２
摘 要 ： 道 了 用 Ｖ 替 代 Ｆ 后 ， 级 相变 材 料 Ｍｍ． ｅ， Ｖ Ｐ ｔＳ¨ｓ ｚ 报 ｅ 一 ｏ … 。ｓ ｉ （ 一０ ０ ０ ，． ， ．５ 的 结 构 、 Ｆ ，． ５ ０ １ ０ １ ） 磁
性 和磁 热 效 应 ． Ｒ 的 结 果 表 明 ， 系 列 化 合 物 均 形 成 Ｆ 。 Ｘ Ｄ 该 ｅＰ型六 角 结 构 ， 间 群 为 Ｐ６ ｍ；随 着 Ｖ 含 量 的 增 加 。 空 －２
铁磁性材料居里温度的测试
铁磁性材料居里温度的测试铁磁性物质的磁性随温度的变化而改变。
温度上升到某一温度时，铁磁性材料就由铁磁状态转变为顺磁状态，即失掉铁磁性物质的特性而转变为顺磁性物质，这个温度称之为居里表示。
居里温度是磁性材料的本征参量之一，它仅与材料的化学成分和晶体结温度，以Tc构有关，几乎与晶粒的大小、取向以及应力分布等组织结构因素无关，为组织和结构不敏感参量。
测定铁磁性材料的居里温度不仅对磁性材料、磁性器件的研究和研制，而且对工程技术应用都具有十分重要的意义。
一、数据记录、处理及误差分析1、实验前应列出记录数据的表格（参见表9—1、9—2），记录时准确定出有效数字位数。
注意：要求记录不同样品的（室温）初始（输出）感应电压值。
表9-1磁滞回线消失时所对应的温度值及初始（输出）感应电压值表9-2感应电动势积分值ε'及其对应的温度T值2、绘出每个样品的U~T 曲线，按照图9—5的方法确定各自的居里点Tc ，并与通过示波器观察样品磁滞回线消失温度来确定居里点Tc 方法得到的结果进行比较，并加以分析讨论。
2030405060708090050100150200250300350400i n d u c e d v o l t a g e (m V )temperature(℃)图1-1 试样一的U~T 曲线示波器法测得Tc=85℃(室温26℃) U~T 曲线用切线法测得Tc=85.2℃050100150200250300350400i n d u c e d v o l t a g e (m V )temperature(℃)图1-2 试样二的U~T 曲线 示波器法测得Tc=130.6℃(室温25℃) U~T 曲线用切线法测得Tc=130.2℃答：从数据处理的结果我们可以看出，用示波器观察样品磁滞回线消失温度来确定的居里点Tc比通过感应电动势随温度变化的曲线来推断居里点温度略大，但基本上相等。
影响示波器测量结果的因素有（1）待测样品上的线圈L1、L2互绕在一起有一定的互感，始终存在一定感应电压，使示波器显示的磁滞回线不能准确地反映待测样品的真实磁滞回线的情况。
稀土rco_5系金属化合物价电子结构及磁矩、居里温度的关联性
稀土rco_5系金属化合物价电子结构及磁矩、居里温度的关联性一、稀土 RCo_5 系金属化合物价电子结构1、电子结构基本概念：稀土RCo_5系金属化合物的价电子结构包括：八个5d电子，八个4f电子和八个4d电子，这24个价轨道可分为三个子空间：4f、4d和5d。
4f轨道是封闭轨道，由5d-4f-5d构成一个可交换的半立方连接体。
当八个4d电子填充满时，它也是封闭的，可以形成8π(π核自旋)空间或4π(π电荷自旋)，形成了稀土RCo_5系六价核中的保守稳定性。
2、局域性：在稀土RCo_5系的金属化合物中，由于R的选择性活性，各位点的局部场面表现出出色的局域性，根据大小不同比例调节价电子结构。
这“覆盖力”使R空位局部4f/4d空间显得弥漫，这是稀土Co_5六价核体系当中与空间结构相关联的局部电子性质，因此其结构特性反映了RCo_5系金属化合物价电子结构及其微观结构的相关关系。
二、稀土 RCo_5 系金属化合物磁矩、居里温度1、磁矩：稀土RCo_5系金属化合物的磁矩和它的价电子结构有关，其大小取决于电子的形态，电子的形态又取决于4f/4d /5d空间的构型，一旦4f/4d /5d空间中的价电子在其内部交换，其磁矩将发生变化。
而稀土RCo_5系金属化合物的价轨道可分为三个子空间，磁矩的大小取决于它们所构成的4f/4d /5d空间构型。
此外还需考虑电子-电子相互作用，以及电子模型与物质构造之间的相互关系。
2、居里温度：磁居里温度 (Curie temperance) 是温度，在此温度下，稀土RCo_5系金属化合物磁化度最低，也是维持分子磁性状态的临界点，它与量子电子结构有关，因此，稀土RCo_5系金属化合物的磁居里温度受4f/4d/5d空间的构型以及电子的活动影响比较大。
为了调节其磁居里温度，可以调节它们之间的内部电子成分，并形成“覆盖力”，来改变4f/4d/5d空间的构型，实现两种不同磁性态的切换。
三、稀土 RCo_5 系金属化合物价电子结构及其磁矩、居里温度的关联性综上所述，可以得出的结论是：稀土RCo_5系金属化合物的价电子结构，以及其磁矩和居里温度，均与4f/4d/5d空间的构型，以及其内部电子组成的个量有关，一旦4f/4d/5d空间的构型发生变化，就会对其价电子结构，磁矩，以及居里温度产生影响。
MnFeP_0_45_As_0_55_材料中的相变研究
MnFeP 0145As 0155材料中的相变研究3朱志永 王文全 苗元华 王岩松(吉林大学物理学院,长春 130023)陈丽婕 代学芳 刘国栋 陈京兰 吴光恒(中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100080)(2005年3月28日收到;2005年3月29日收到修改稿) 利用不同的测量方法,研究了MnFeP 1-x As x (0132<x <0166)材料巡游电子变磁性转变附近一级相变与其他物理性质变化的关系.可以发现,材料的一级相变是一个温度滞后为10K,但持续发生在至少66K 的一个很大的温度区间的结构相变.磁性相变与一级相变的温度点并不对应.晶格突变与居里温度和一级相变温度点并不一一对应,属于磁致伸缩的机制,来源于磁弹性耦合.实验指出,顺磁2铁磁转变是在一级相变的过程中,由于晶格的连续变化,导致了a 2b 面内最近邻Fe 2Fe 原子间的距离增大,而非观察到的晶格突变所引起.关键词:MnFePAs ,磁致伸缩,巡游电子变磁性,一级磁相变PACC :7580,7530K,6470K3国家自然科学基金(批准号:50471056)资助的课题.通讯联系人.E -mail :ghwu @11引言MnFeP 1-x As x 化合物是MM ’X (M ,M ’=3d 或者4d 金属元素;X =P ,As )系列化合物家族中的一员.近年来,在MnFeP 1-x As x 化合物中观察到了可以同G d 4G e 2Si 2和LaFeSi 系列相比拟的磁热效应[1,2]和大约70%的磁致电阻效应[3].当成分为0120<x <0166时,化合物为六角晶系Fe 2P 型结构,空间群P 262m.前人系统的研究表明,当0132<x <0166时,随温度的升高,在居里温度附近发生一个一级相变和从铁磁相到顺磁相的磁相变[4].同时,细致的x 射线衍射(XRD )测量发现,在相变附近出现一个明显的晶格突变.不同研究组都认为,铁磁状态到顺磁状态的转变与晶格突变是同时发生的[4].T egus 等人[5]在掺Si 化合物MnFeP 015As 014Si 011中观察到磁性转变温度T C 和电阻的温度关系中出现曲线转折的温度点是不一致的.固守着晶格突变和磁相变以及电阻突变都发生在同一个温度的想法,他们将这一差别归因于不同测量样品间的成份差异.本文工作采用在同一块MnFeP 0145As 0155样品上进行的电阻、磁性和应变的测量的方法,排除了样品间成分差异的可能性.三种测量方法综合使用的目的是,电阻测量可以不受居里温度的限制,观察较高温度的相变信息,磁性测量则可以直接地获得顺磁2铁磁转变的温度点,而应变测量则直接给出晶格变化的温度关系.可以发现,三个参数的特征温度点都是不一致的.为此分析了实验数据和对比了前人的工作,更加清楚地揭示了这种材料一级相变过程中各种物理量的变化关系.21实验方法化合物的合成方法同文献[1].为了消除成份的不均匀性,样品经过细致的研磨均匀化,并在适当的温度进行退火和烧结[1].为了进一步排除不同的测量样品间成分的差异,我们特意制备了一块样品,使其尺寸适合所有的电阻、磁性和应变测量.我们用经典的四点法测量样品的电阻,磁测量采用超导量子干涉磁强计(S QUI D 2Quantum Design MPMS ),应变测量采用的是应变片方法.第54卷第10期2005年10月100023290Π2005Π54(10)Π4909205物 理 学 报ACT A PHY SIC A SI NIC AV ol.54,N o.10,October ,2005ν2005Chin.Phys.S oc.31结果和讨论图1(a )示出MnFeP 0145As 0155样品分别在高场或低(零)场下测量的磁化强度和应变的温度关系.低场M 2T 曲线表明样品的居里温度T C 为310K,升温曲线和降温曲线基本重合,温度滞后最多为1K.5T磁场的测量使T C 上移到大约336K,也几乎观察不到温度滞后.而零场的应变温度关系ε2T 曲线则表明在280K 处样品发生了晶格突变.加上2T 磁场,晶格突变的温度起点T ε上移到大约292K 1这两种曲线的测量都观察到磁场可以使测量曲线向高温漂移,但无论外磁场高低,在升降温的测量过程当中,显示的温度滞后都很小,大约为1—2K.图1 (a )高场和低(零)场下磁化强度和应变的温度依赖关系,(b )零场下电阻的温度依赖关系(M N 为归一化磁化强度,实心和空心符号分别代表升温和降温曲线) 图1(b )是零场下测量的样品电阻R 与温度关系R 2T 曲线.在升温过程中R 2T 曲线在低温区域呈金属性,并在304K 出现折点.继续升温,出现了电阻随温度的升高而降低的变化形式.直至设备的最高测量温度360K 时,仍未出现电阻随温度升高而升高的金属性行为.继而从360K 降温过程中,R 2T 曲线并未重复升温R 2T 曲线,而是先出现了电阻随温度降低而稍有降低的变化形式,然后才变为随温度降低而升高,最后在294K 出现折点并与升温曲线重合.详细分析这一段的电阻变化形式是很必要的.因为我们从下面可以看到,电阻测量提供了很重要的一级相变的信息. 图1(b )的R 2T 曲线分别在降温曲线294K 处和304K 升温曲线处出现的折点,说明样品具有典型的可逆一级相变行为.相变具有温度滞后,大约为10K.非常特别的是,这个相变过程在MnFeP 0145As 0155样品中持续了很大的温度范围.我们相信,高温相的R 2T 曲线也应该是金属性的.虽然由于仪器的限制,我们没有测量到高温处的R 2T 曲线折点,但可以知道,相变持续的温度范围应大于360K -294K =66K (从降温曲线判断). 以上的实验观察,与过去关于这类材料相变的研究结论十分不同.一般认为,MnFeP 1-x As x 材料存在一个一级相变,相变标志是晶格突变[1,4].在晶格突变的同时,发生磁性的转变[4]以及其他物理量,比如电阻的变化[3].磁性及其他物性变化的温度滞后与相变的滞后对应. 本文工作观察到了一个持续在很大温度范围的一级相变,相变温度滞后在10K 左右,这个相变特征是以往研究所没有报道的.而顺磁性与铁磁性间0194物 理 学 报54卷的磁相变,以非常小的温度滞后发生在这个一级相变中的某一温度点,与相变的转折点并不重合.而且在磁相变和一级相变的过程中,未测量到相应的晶格突变.应变突变发生在280K,在一级相变的区域之外的低温一侧,比T C 低30K,比一级相变点低14K.这明显表现出,晶格突变,磁相变和结构相变三者间完全没有温度上的对应.由于R 2T ,M 2T 和ε2T 是同一样品的三种测量结果,排除了测量样品的成分差异的影响.应该指出的是,本文工作测量到的T C 与文献[1]中相同成分的样品中测量到的T C 是一致的.因此尽管上述观察结果与目前所流行的看法不同,但数据是可信的. 根据上述测量结果,我们提出了关于MnFeP 0145As 0155材料的磁相变,结构相变和晶格突变的不同看法:1)材料中的结构相变是一个发生在大温度范围内(降温时为294K-360K=66K 或更高),温度滞后大约10K 应变研究表明,在一级相变开始后的持续转变过程中,样品的体积随温度的上升而连续变小(见图1(a )的ε2T 曲线).这种违反一般材料热膨胀规律的表现,以及我们上面提到的电阻从360K 降温时的变化行为,是关于这个一级相变在高温一侧的很大温度范围里持续发生的有力证据.同时还观测到了磁场导致电阻转折点向高温移动的现象(零场时为304K,在5T 高磁场下为314K.图1中未显示),表明这个一级相变的相变点也随外加磁场的增强而向高温漂移.2)在从360K 开始的降温过程中,铁磁有序的发生是由于晶格a 轴的逐渐变大而使最近邻Fe 2Fe 原子间距逐渐变大而实现的.本文工作的样品,在310K 开始了顺磁2铁磁相变,此为T C .Z ach 等人用XRD 方法细致测量了一系列不同成份的材料的晶格常数随温度的变化[3].我们把文献[3]结果重新画成图2(a ),并将晶格突变温度与材料成分的关系示于图2(b ).如图2(a )所示,可发现所有样品都随温度的变化,并在不同温度点出现了晶格突变.文献[3]认为,出现晶格突变的温度,就是相应样品的T C .从图2(a )可见,晶格突变时,a 轴是伸长的.后来中子衍射研究和能带计算研究[6,7]指出,发生顺磁2铁磁转变的条件就是最近邻Fe 2Fe 原子间距变大到一个合适的数值.但是从图2(a )我们也可以看到,在发生晶格突变之前,随温度降低,a 轴和c 轴是分别连续变长和变短的.也就是说,降温过程中,晶格的a 轴在发生突变前就已经开始连续变大了.这一变化趋势意味着,使最近邻Fe 2Fe 原子间距变大而导致顺磁2铁磁转变的条件[6,7]有可能在降温过程中的某一温度时就已经具备,不一定要等到晶格突变时才发生.图2 (a )Z ach 等人测量的MnFeP 1-x As x 系列化合物的晶格常数随温度变化的结果,(b )根据(a )图作出的晶格突变温度T L 和As 含量的关系 图2(a )虽然没有展示我们的样品成分,但按照其成份与晶格突变温度的变化规律(如图1(b )所119410期朱志永等:MnFeP 0145As 0155材料中的相变研究示),我们的样品突变温度,应该在MnFeP 014As 016和MnFeP 015As 015两个样品之间(图1(b )).这与我们观察到的形变温度280K 是一致的.实际上,细致考察Z ach 和T egus 等人已经发表的工作,如果把他们多种测量方法获得的特征温度点对比一下,可以发现他们的实验数据本身已经说明了T C 与晶格突变温度的不一致[4,5].而作者为什么断定晶格突变温度与T C 一致的原因却不得而知. 众所周知,这种材料具有在居里温度附近产生场致磁相变的特性.为了进一步证明磁相变温度T C 是在晶格突变T L 之上,我们测量了该样品的一系列的变温M 2H 曲线,如图3所示.由图可知,磁场诱发磁相变时在M 2H 曲线上出现折点发生在312—324K 范围内.早在308K 就已经观察不到场致磁相变的痕迹了.这个测量也引证了在280K 发生晶格突变之前,顺磁2铁磁相变已经结束.图3 MnFeP 0145As 0155在不同温度下的磁化曲线 上面根据我们和前人的实验结果,证明了晶格突变与顺磁2铁磁相变和一级相变无关.那么,这个晶格突变是个什么机制呢?我们认为,随着温度降低,材料变为铁磁性,磁弹性耦合增强.在分子场和磁弹性耦合的共同的作用下,晶格发生的突变是磁致伸缩所造成的.它虽然很大,但不是一个一级相变.从图1(a )可以看到,当外加2T 磁场时,ε2T 曲线向高温移动.这是由于磁场引起T C 的变化,进而引起磁弹性耦合的温度点向高温移动.零场和2T 场的ε2T 曲线在给定温度的差别,就是在那个温度上由外场引起的磁致伸缩.我们注意到,在280K 晶格发生突变的时候,材料的磁化和输运性质却没有相应的大变化.这更加说明,晶格突变来源于磁弹性耦合,而非一个一级相变.41结 论本文工作利用不同的测量方法,研究了MnFeP 1-x As x (0132<x <0166)材料巡游电子变磁性转变附近一级相变与其他物理性质变化的关系.我们发现,结构相变、磁相变和晶格突变间没有一一对应的温度关系.电阻测量发现,材料的一级相变是一个温度滞后为10K 、但持续发生在至少66K 的一个很大的温度区间的结构相变.综合Z ach 等人的工作和我们的结果,相变的结构特征被确定为随温度升高,a 轴缩短,c 轴伸长,而晶胞体积缩小.进一步的磁性和应变测量发现,磁性相变发生在这个一级相变的中间部分,与一级相变的相变点不是对应的.同时,我们的应变测量观察到晶格突变发生在低于居里温度和一级相变点以下的温度点上,它属于磁致伸缩的机制,来源于磁弹性耦合,针对前人关于晶格突变即是结构相变的特征,并与磁性转变一致的看法,我们在上述结论的基础上提出了顺磁2铁磁转变的来源.在一级相变的过程中,随着温度的降低,晶格的连续变化导致(001)面内原子间的距离连续的变大,当最近邻Fe 2Fe 原子间的距离增大到一定的程度时,材料即可发生从顺磁性到铁磁性的磁性相变,而不必依赖在更低温度下发生的晶格突变.本文工作详细对比了我们和前人的测量结果,证明了上述结论.感谢荷兰阿姆斯特丹大学提供样品.[1]T egus O ,Bruck E ,Buschow K H J et al 2002Nature 415150[2]W ang F ,Chen Y F ,W ang GJ et al 2003Chin .Phys .12911[3]T egus O ,Bruck E ,Dagula W et al 2002IEEE Trans .Magn .382753[4]Z ach R ,G uillot M and Fruchart R 1990J .Magn .Magn .Mater .89221[5]T egus O ,Bruck E ,Dagula W et al 2003J .Appl .Phys .9376552194物 理 学 报54卷[6]Bacmann M ,S oubeyroux J L ,Barrett R et al 1994J .Magn .Magn .Mater .13459[7]Z ach R ,Bacmann M ,Fruchart D et al 1997J .Alloys .Compd .262—263508Characterization of transitions in MnFe P 0.45As 0.55compound 3Zhu Zhi 2Y ong W ang W en 2Quan M iao Y uan 2Hua W ang Y an 2S ong(Department o f Physics ,Jilin Univer sity ,Changchun 130023,China )Chen Li 2Jie Dai Xue 2Fang Liu G uo 2D ong Chen Jing 2Lan Wu G uang 2Heng(Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics ,Institute o f Physics ,Chinese Academy o f Sciences ,Beijing 100080,China )(Received 28M arch 2005;revised manuscript received 29M arch 2005)AbstractThe resistance ,magnetization and strain measurements have been carried out on MnFeP 0.45As 0.55com pound.W e found that ,at variance with what is comm only believed ,the critical tem perature points for the first order transition ,paramagnetism 2ferromagnetism transition ,and lattice anomaly are not identical.The first order transition g oes on in a quite wide tem perature range with a thermal hysteresis of about 10K.In the duration of the first order transition ,the paramagnetism 2ferromagnetism transition is observed ,which indicates that they are not related to the lattice anomaly.Thus ,we attribute it to the continuous change of the lattice parameters due to the structure transition based on our observation and Z ach et al .’s w ork.On the other hand ,the lattice anomaly occurs at lower tem perature than that of the first order structural and magnetic transitions.W e conclude that it is a magnetostrictive behavior associated with the magnetoelastic coupling below the Curie tem perature.K eyw ords :MnFePAs ,magnetostriction ,itinerant-electron metamagnetism ,first order phase transition PACC :7580,7530K,6470K3Project supported by the National Natural Science F oundation of China (G rant N o.50471056).C orresponding author.E -mail :ghwu @319410期朱志永等:MnFeP 0145As 0155材料中的相变研究。
高居里温度Nd-Fe-B磁体的制备及温度稳定性研究
烧结温度/ t
烧结温度/ t
(a) C〇20；(b) C〇25〇
图 1 不同烧结温度下的磁性能
第3期
李 栋 等 ：高居里温度N d -F e - B 磁体的制备及温度稳定性研究
■27 ■
2 . 2 烧结温度对磁体微观结构的影响 微 观 结 构 是 影 响 磁 性 能 的 敏 感 因 素 ，微观结构
图 1 为 C〇20和 Co2 5 烧 结 态 磁 体 的 矫 顽 力 凡 、 剩 磁 B,、磁能积(份/)^和密度随烧结温度的变化曲 线 。磁体毛坯在真空烧结炉(103Pa)中进行烧结，烧 结 温 度 分 别 为 1 005、丨020、1 035、1 050、丨065、 1 080 °C ，保 温 时 间 为 2 h。随 着 烧 结 温 度 的 升 高 ， C〇20与 Co2 5 的剩 磁 汉 、磁 能 积 均 呈 现 出 先 增加后下降的趋势。结合磁体密度的测量结果可 知 ，当 烧结温度低于1 035 °C时 ，由于烧结温度过低 而 导 致 磁 体 不 致 密 ，剩 磁 相 对 较 低 ；当 烧 结 温 度 大 于 1 065 °C时 ，C〇20与 Co25两种磁体都呈现 出 烧 结 温 度 过 高 的 特 征 ：剩 磁 、矫顽力等磁性能都 开 始 下 降 。对 于 烧 结 态 磁 体 的 性 能 而 言 ，C〇20与 Co2 5 的 最 佳 烧 结 温 度 均 为 1 065 °C ,C〇20的磁性 能 为 ：S尸12.98 kGs，仏 =11.95 kOe，（BW)腿=39.45 MGOe;Co25 的 磁 性 能 为 ： =12.76 kGs,//q=12.78 kOe，(fi//)_=37.53 MGOe。与 普 通 钕 铁 硼 相 比 ，当 使 用 较 多 的 C o 取 代 F e 时 ，磁 体 的 密 度 明 显 增 加 ， C〇20的 密 度 为 7.80 g/cm3,而 Co2 5 的 密 度 更 高 ，达 到 7.86 g/cm3。
Mn和Fe掺杂对尖晶石氧化物Co2MnO4结构和磁性的影响
第32卷 第6期 无 机 材 料 学 报Vol. 32No. 62017年6月Journal of Inorganic Materials Jun., 2017收稿日期: 2016-09-18; 收到修改稿日期: 2016-11-30基金项目:国家自然科学基金(51371075, 51501054, 51471184) National Natural Sciencien Foundation of China (51371075, 51501054, 51471184) 作者简介:孟凡斌(1969–), 男, 博士, 研究员. E-mail: fanbinmeng@文章编号: 1000-324X(2017)06-0609-06 DOI: 10.15541/jim20160518Mn 和Fe 掺杂对尖晶石氧化物Co 2MnO 4结构和磁性的影响孟凡斌1, 马晓帆1, 张 炜1, 吴光恒2, 张玉洁1(1. 河北工业大学 材料科学与工程学院, 天津300130; 2. 中国科学院 物理研究所, 北京100190)摘 要: 以金属盐及柠檬酸为原料, 采用溶胶–凝胶法制备了尖晶石氧化物Co 2-x Mn 1+x O 4和Co 2-x Fe x MnO 4系列, 通过XRD 、FT-IR 及PPMS 等手段研究了Co 2MnO 4及系列掺杂样品的成相、结构、磁性等特征。
结果表明, Co 2-x Mn 1+x O 4系列在x ＜0.6时, 呈单相立方结构, 晶格常数和磁性随着Mn 掺杂量的增加而增大, x ≥0.6时逐渐向四方结构转化, 磁性下降, 并呈现磁化强度不易饱和的特征; Co 2-x Fe x MnO 4系列样品在x ＜1.75成分范围内均可保持立方结构, 且晶格常数和磁性都随着x 增大而提高。
这些变化主要是由于掺杂原子尺度及磁矩均大于原有元素, 掺杂后样品内部的磁性相互作用有所增强。
关 键 词: 尖晶石氧化物; 晶体结构; 磁性耦合 中图分类号: TQ174 文献标识码: AStructure and Magnetic Property of Fe and Mn Doped Spinel Co 2MnO 4MENG Fan-Bin 1, MA Xiao-Fan 1, ZHANG Wei 1, WU Guang-Heng 2, ZHANG Yu-Jie 1(1. School of Materials Science and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2. Institute of Phys-ics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)Abstract: Spinel solid solution Co 2-x Mn 1+x O 4 and Co 2-x Fe x MnO 4 were synthesized by Sol-Gel method using metal ni-trates and citric acid as the starting materials. Crystalline phases, structure and magnetic properties of the Co 2MnO 4 doped with different concentrations of Fe and Mn were investigated by XRD 、FT-IR and PPMS, respectively. Results show that Co 2-x Mn 1+x O 4 series are single-phase cubic spinel structure at x <0.6, the lattice parameter as well as the satu-ration magnetization are found to be increasing with the Mn content increasing. Co 2-x Mn 1+x O 4 series transform to tetragonal structure gradually at x ≥0.6, which result in the decline of magnetic properties and difficulty of reaching saturation. Co 2-x Fe x MnO 4 samples have cubic spinel structure at x <1.75, the lattice parameter and magnetic increase with the increase of Fe-substitution. When the Fe content increases to 1.75, Fe 2O 3 phase is formed in the sample. The changes of performance are mainly due to the larger atom radius of the doping atoms (Fe or Mn) as compared to that of Co. And magnetic moment is another important factor to the performance change. The first-principles calculation results show that the magnetic moments of Fe and Mn are larger than that of Co. As a result, the interatomic magnetic interaction is enhanced by doping.Key words: spinel-type oxide; crystal structure; magnetic coupling尖晶石型氧化物以其特殊的晶体结构、优良丰富的物理化学性能, 得到人们的广泛关注[1-4]。
LaFe_(11.6)Si_(1.4)B_x系列化合物低场下的磁热效应
李 福 安
（ 山学院 信息工程 学院， 徽 黄 山 ２５２ ） 黄 安 ４ ０ １
摘 要 ：ａ ｅ ６ｉ Ｂ （＝ ． ，． Ｏ３和 Ｏ４ 系 列 化 合 物 ， 过 添 加 少 量 的 Ｂ 后 ， 以 明 显 的 缩 短 退 火 时 Ｌ Ｆ Ｓｌ Ｏ１Ｏ２，． ｌ ４ ．） 通 可
第 Ｊ ３卷 第 ３期 ２ １年 ６月
黄 山 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ Ｈｕ ｇ ｈ ｎ ｏ ｒ ａ ｏ ａｎ ｓ ａ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｉｅｓｔ ｙ
Ｖｏ１ １ ＮＯ． ．３． ３
Ｊ ｌ２ １ Ｕ１ ０ ． ｌ
Ｌ ｅ ａＦ ｉ Ｂ 系列化 合物低 场下 的磁热 效应 × ４
现 Ｌ （ｅ ｉ， ａＦ Ｊ 化合 物 Ｉ０ 氢能 使 其 居 里温 度升 高 。 ｓ１ －吸
１ 引 言
并且 ， 据吸 氢 量 的 多少 可 以控 制居 里 点 ， 根 使其 在 室
温附 近 ，但 吸 氢 后化 合 物 的稳 定 性 未见 进 一 步 的报
基 于 磁 热 效 应 的磁 致 冷技 术 ， 由于 其 具 有 效 率
一
１７ Ｋ 下 退 火 ２ ５ ３３ ２ ｈ获 得 单 相 性 很 好 的 立 方 Ｎ Ｚ ｌ ａ ｎ３
１１ ｘ １ ）， 列 化 合 ．＜ ＜ ． ｔ 系 ９６ ｎ
型 结 构 ，明 显地 缩 减 了 该 系 列 化 合 物 的退 火 时 间 ，
物 在 各温 区具 有 很 大 的磁 熵 变 ， 该 系列 化 合 物 的 但 级 相变 体 系 的 居里 温 度 在 ２ ０ ０ Ｋ左 右 ，远 低 于 室
Ｌａ 川 ７ Ｆｅ Ｃｏ ７ Ｓ Ｂ 系 列化 合 ｏ￣ ｉ 岱
．
相变 ， 居里 温 度（ 附近 具 有 大磁 热效 应 。 Ｓ 含 在 ） 低 ｉ 量 的 Ｌ （ｅ ｉ 化合 物 存 在 强 烈 的磁弹 性 耦 合 ， ａＦ Ｊ 在 居 里温 度 附 近 有 巨 大 晶格 负 膨 胀 ， 居 里 温 度 以 上 在 还 存 在 由磁 场 引起 的 变 磁 转 变 。 该 系 列化 合 物 与
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
MnFe(P论文：（Mn，Fe）_2PGeSi的相变与热滞机理
【中文摘要】MnFe(P1-xAsx)化合物具有巨磁热效应(GMCE)。
由于As元素有毒,所以人们做了很多用Si和Ge元素替代As元素的研究工作。
MnFeP0.75-xGexSi0.25化合物都具有“初始效应”,随着Ge 含量的增加化合物的居里温度TC增加,热滞减少。
虽然
MnFeP0.75-xGexSi0.25化合物在TC附近具有巨磁热效应,但是由于化合物存在较大的热滞,影响了它的实际应用。
本文则通过添加Ti、Cr元素替代Fe原子和添加间隙元素B来调节化合物的热滞和磁热性能。
添加间隙元素B,研究了MnFeP0.63Ge0.12Si0.25Bx (x=
0,0.01,0.02,0.03)化合物的物相与磁热效应(MCE)。
结果表
明,MnFeP0.63Ge0.12Si0.25Bx(x=0,0.01,0.02,0.03)化合物主相均
为Fe2P型六角晶系结构,空间群为P-62m。
随着B含量的增加晶格常数a增大c减小,晶胞体积V基本保持不变。
该化合物随B含量由0增加到0.03时,TC从300 K升到347K,△Thys从20K下降为6K。
在0-1.5T外磁场下,随着B含量的增加化合物的最大磁熵变绝对值ΔSM 分别为14.83.1...
【英文摘要】MnFe(P1-xAsx) compounds become one of the best candidate materials for room temperature magnetic refrigeration, because of their giant magnetocalotic effect (MCE). In order to avoid using As, a lot of work have been done to replace As. The results show that As can be replaced by Ge
and Si. MnFeP0.75-xGexSi0.25 compounds have the virgin effect, its Curie temperature TC will increase and thermal hysteresis will reduce with the increase of Ge content in compounds. MnFeP0.75-xGexSi0.25 compounds have an enormou...
【关键词】MnFe(P Ge Si)化合物磁热效应居里温度热滞磁嫡变
【英文关键词】MnFe(P Ge Si) compounds magnetocaloric effect Curie temperature thermal hysteresis magnetic-entropy change
【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848
【目录】（Mn，Fe）_2PGeSi的相变与热滞机理中文摘要
4-6Abstract6-8第一章引言12-15 1.1 磁制冷材料的研究背景12 1.2 磁制冷原理及热力学基础
12-13 1.3 磁制冷的应用13 1.4 磁制冷的历史与发展13-14 1.5 室温磁制冷材料研究中存在的问题14 1.6 本文的研究目的及成果14-15第二章理论基础
15-22 2.1 磁热效应的热力学基础15-16 2.2 选择室
温磁制冷工质的原则16-17 2.3 朗道理论讨论相变问题
17-22 2.3.1. 对称破缺与序参量17-18 2.3.2 朗道相变理论计算18-19 2.3.3 用朗道理论理论计算化合物
MnFeP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)的热磁曲线曲线19-22第
三章实验仪器和设备22-27 3.1 主要实验仪器和设备
22-25 3.2 样品的制备过程25-27第四章
MnFe_(1-x)T_xP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)B_y化合物的晶体结构、成分和磁性分析27-45 4.1 引言27 4.2 实验方法
27-28 4.3 MnFeP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)B_x化合物化合物的晶体结构和磁性28-32 4.3.1
MnFeP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)B_x化合物的结构与成分分析
28-29 4.3.2 MnFeP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)B_x化合物的M-T曲线29-30 4.3.3 MnFeP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)B_x 化合物的等温磁化曲线及磁熵变30-32 4.4
MnFe_(1-x)Cr_xP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)化合物的晶体结构、成分分析和磁性32-39 4.4.1
MnFe_(1-x)Cr_xP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)系列化合物X射线衍
射图分析32-33 4.4.2
MnFe_(1-x)Cr_xP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)化合物的扫描电镜图33-36 4.4.3 MnFe_(1-x)Cr_xP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)
化合物的M-T曲线36-37 4.4.4
MnFe_(1-x)Cr_xP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)化合物的等温磁化曲
线及磁熵变37-39 4.5
MnFe_(1-x)Ti_xP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)化合物的晶体结构和
磁性39-44 4.5.1 MnFeTi_(1-x)P_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)化合物X射线衍射图39-40 4.5.2
MnFe_(1-x)Ti_xP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)化合物的M-T曲线
40-42 4.5.3 MnFeTi_(1-x)P_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)化合物的等温磁化曲线及磁熵变42-44本章总结44-45
第五章 MnFe(P,Ge,Si)相变与热滞机理45-56 5.1 引言
45 5.2 MnFe_(1-x)Cr_xP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)化合物的相变与热滞机理45-49 5.3
MnFeP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)B_x化合物的相变与热滞机理
49-52 5.4 MnFe_(1-x)Ti_xP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)化合物的相变与热滞机理52-55本章总结55-56第六章用第一性原理研究Fe_2P电子结构的磁学性能56-61 6.1 引言56 6.2 模型与计算方法56-60 6.2.1 模型
56-57 6.2.2 计算方法57 6.2.3 样品制备与测量
57-58 6.2.4 结果与讨论58-60本章总结
60-61附录61-65参考文献65-70发表论文
70参加科研项目70-71致谢71。