Структурные особенности возникновения ферромагнитного порядка в системе Mn-=SUB=-1-x-=/SUB=-Cr-=SUB=-x-=/SUB=-NiGe

Abstract

В рамках феноменологической модели взаимодействующих параметров магнитного и структурного порядков проведен анализ магнитных и структурных переходов в магнитокалорических сплавах системы Mn1-xCrxNiGe. На основе рассчитанных изобарических температурных зависимостей параметров магнитного и структурного порядков предсказано и подтверждено экспериментально cкачок магнитной восприимчивости в области структурного перехода первого рода, обосновано изменение рода магнитного упорядочения при сближении магнитного и структурного переходов. Дано объяснение изменению рода фазового перехода при реверсивном изменении температуры и магнитного поля, которое наблюдается в ряде образцов исследуемой системы. Дан анализ эффективности использования индуцированных магнитным полем переходов для магнитокалорических приложений. DOI: 10.21883/FTT.2017.02.44046.202

Магнитные И Магнитокалорические Эффекты В Системах С Реверсивными Переходами Первого Рода

“…Как следует из результатов экспериментальных исследований, особенности магнитных и магнитокалорических свойств сплавов системы Mn 1−x Cr x NiGe определяются относительной близостью температур T t2 (x) и T t1 (x) структурного парамагнитного (PM) перехода первого рода PM(P6 3 /mmc) ↔ PM(Pnma) и температур T N (x), T C (x) магнитных фазовых переходов парамагнетизм-гелимагнетизм HM) PM(Pnma) ↔ HM(Pnma), парамагнетизм−ферромагнетизм (FM) PM(Pnma) ↔ FM(Pnma) [1,2]. При этом структурные переходы могут фиксироваться по аномальному изменению магнитных характеристик в окрестности температур структурного перехода T t2 (x), T t1 (x), например, намагниченности σ и обратной магнитной восприимчивости χ −1 [3].…”

“…При этом структурные переходы могут фиксироваться по аномальному изменению магнитных характеристик в окрестности температур структурного перехода T t2 (x), T t1 (x), например, намагниченности σ и обратной магнитной восприимчивости χ −1 [3]. Отчетливая корреляция между высокотемпературными аномалиями зависимостей χ −1 (T ), σ (T ) и температурной зависимостью содержания орторомбической фазы в образце X-int(T ), обнаруженная в [1][2][3], позволили зафиксировать в магнитном поле конечной напряженности скачкообразное поведение высокотемпературного участка намагниченности. Эти скачкообразные изменения намагниченности, сопровождающиеся температурным гистерезисом, являются периферийными магнитоструктурными фазовыми переходами первого рода и, согласно результатам работы [3], обусловлены смещением температуры T t2 (x) структурного перехода orth(P nma ) → hex(P6 3 /mmc) под действием магнитного поля.…”

Особенности формирования магнитокалорических явлений в системах Mn-=SUB=-1-t-=/SUB=-Ti-=SUB=-t-=/SUB=-As и Mn-=SUB=-1-x-=/SUB=-Cr-=SUB=-x-=/SUB=-NiGe

“…Эти переходы, приводящие к изменению симметрии решетки от гексагональной к орторомбической (группа симметрии P nma ) реализуются как смещения ионов из положений равновесия в гексагональной структуре [9,10] и сопровождаются удвоением элементарной ячейки в базисной плоскости. Это позволяет выбрать неприводимый вектор смещений ионов Mn в качестве единого параметра структурного порядка для обеих систем [11]. Элементарная ячейка орторомбической структуры (типа MnP для пниктидов и TiNiSi для германидов) выделена на рис.…”

“…Оценку этих возможностей удобно провести при исследовании температурной зависимости S m (T, P, B) и других магнитокалорических характеристик, рассчитанных в рамках модели взаимодействующих параметров магнитногоy и структурного -ϕ порядков без учета низкотемпературных антиферромагнитных состояний [10,11]. В этом случае выражение свободной энергии имеет вид Здесь полная магнитная составляющая энтропии системы определяется как S m ≡ −∂G/∂T , что дает…”

“…Символы -эксперимент[15]: сплошные и штрих-пунктирные линии -равновесные и неравновесные состояния в магнитоструктурной теории; штриховые линии соответствуют изоструктурной теории: a) стрелки вверх(вниз) определяют величины критических полей B k1 (B k2 ) скачкообразного возникновения (исчезновения) гексагонального состояния B8 1 ; b) кривые слева направо соответствуют возрастанию поля 1.5 Т−5.0 Т−7.0 Т − 8.5 Т−10 Т; стрелки вверх (вниз) определяют температуры T 1 (T 2 ) возникновения(исчезновения) гексагонального состояния B8 1 ; температуры смещения Tt (B) парамагнитного структурного переходa PM(hex,NiAs)−PM(orth,MnP) обозначены вертикальными линиями. переходов при отсутствии всех вышеуказанных взаимодействий.Слагаемое 1 (u x x − u y y )ϕ 2 /2 в (5), описывающее взаимодействие между структурным параметром порядка и орторомбическими искажениями (u x x − u y y ) гексагональной решетки как целого, ответственно за нарушение соотношения c orth − b orth √ 3 = 0 при возникновении смещений атомов марганцаu 1 , u 2 , u 3 , u 4 из положений равновесия в гексагональной структуре[11].Значение S = 3/2 выбиралось исходя из среднего эффективного значения магнитного момента сплава Mn 0.89 Cr 0.11 NiGe -µ = (µ PM + µ PM )/2 ≈ 3.38 µ B . Здесь значение µ FM ≈ M 0 A/5585 = 2.66µ B определялось по намагниченности насыщения M 0 = 80 emu/g и молекулярному весу A = 185.91 формульной единицы; значение µ PM = 3K B A0.01/(N A µ 2 B tg α) = 2.11µ B определялось из измерений тангенса угла наклона (tg α) обратной магнитной восприимчивости (рис.…”