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有机阳离子插层调控二维反铁磁MPX_(3)磁性能

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物理学报 2024年第5期73卷 24-35页

作者：弭孟娟于立轩肖寒吕兵兵王以林山东大学集成电路学院济南250100

电控磁效应调控二维(2D)反铁磁(AFM)材料的研究结合了电控磁效应与半导体工艺兼容且低能耗的优势,2D材料范德瓦耳斯界面便于异质集成以及AFM材料无杂散场、抗外磁场干扰、内禀频率高的优势,成为领域内研究的重点.载流子浓度调控是电控... 详细信息

电控磁效应调控二维(2D)反铁磁(AFM)材料的研究结合了电控磁效应与半导体工艺兼容且低能耗的优势,2D材料范德瓦耳斯界面便于异质集成以及AFM材料无杂散场、抗外磁场干扰、内禀频率高的优势,成为领域内研究的重点.载流子浓度调控是电控磁效应的主要机制,已被证明是调控材料磁性能的有效途径.层内AFM材料的净磁矩为零,磁性调控测量存在挑战,故其电控磁效应研究尚少且潜在的机制尚不清楚.基于有机阳离子的多样性,本文利用有机阳离子插层系统地调控了2D层内AFM材料MPX_(3)(M=Mn,Fe,Ni;X=S,Se)的载流子浓度,并研究了电子掺杂对其磁性能的影响.笔者在MPX_(3)家族材料中发现了依赖载流子浓度变化的AFM-亚铁磁(FIM)/铁磁(FM)的转变,并结合理论计算揭示了其调控机制.本研究为2D磁性材料的载流子调控磁相变提供了新的见解,并为研究2D磁体的电子结构与磁性之间的强相关性以及设计新型自旋电子器件开辟了一条途径.

关键词：二维磁性材料电控磁有机阳离子插层磁相变

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Gd-La-Al合金的微观结构与磁热效应

中国稀土学报 2024年第1期42卷 62-69,I0003页

作者：高磊戴默涵程娟刘翠兰王鹏宇李兆杰包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室内蒙古包头014030

以Gd_(3-x)La_(x)Al_(2)(x=0,0.1,0.2,0.3)磁制冷材料为研究对象,系统分析了合金的相组成、微观组织及磁热性能。结果表明,Gd_(3-x)La_(x)Al_(2)(x=0,0.1,0.2,0.3)合金均由Gd_(3)Al_(2)相、GdAl相、Gd_(2)Al相组成。La原子主要分布于Gd_(2)Al相,且La元素的添加具有调控Gd Al相形貌的作用。对M-T曲线求一阶导数可得,Gd_(3-x)La_(x)Al_(2)(x=0,0.1,0.2,0.3)合金的居里温度T_(C)随La含量的增加呈逐渐降低的趋势,分别为275,267,261,252 K,适用于近室温领域的制冷。利用Landau理论,分析了Gd_(3-x)La_(x)Al_(2)(x=0,0.1,0.2,0.3)合金的磁相变特征。分析拟合结果可知,Gd_(3-x)La_(x)Al_(2)(x=0,0.1,0.2,0.3)合金在居里温度T_(C)附近发生二级磁相变。0~2 T磁场下Gd_(3)Al_(2)合金的最大等温磁熵变(ΔS_(M))^(max)为3.05 J·kg^(-1)·K^(-1),最大绝热温变(ΔT_(ad))^(max)为2.12 K,表现出良好的磁热性能。

关键词：磁制冷材料微观组织磁相变磁热性能稀土

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有机阳离子插层调控二维反铁磁MPX磁性能

物理学报 2024年

作者：弭孟娟于立轩肖寒吕兵兵王以林山东大学集成电路学院

电控磁效应调控二维 (2D) 反铁磁 (AFM) 材料的研究结合了电控磁效应与半导体工艺兼容且低能耗的优势，2D材料范德华界面便于异质集成以及AFM材料无杂散场、抗外磁场干扰、内禀频率高的优势，成为领域内研究的重点. 载流子浓度调控是电... 详细信息

电控磁效应调控二维 (2D) 反铁磁 (AFM) 材料的研究结合了电控磁效应与半导体工艺兼容且低能耗的优势，2D材料范德华界面便于异质集成以及AFM材料无杂散场、抗外磁场干扰、内禀频率高的优势，成为领域内研究的重点. 载流子浓度调控是电控磁效应的主要机制，已被证明是调控材料磁性能的有效途径. 层内AFM材料的净磁矩为零，磁性调控测量存在挑战，故其电控磁效应研究尚少且潜在的机制尚不清楚. 基于有机阳离子的多样性，本文利用有机阳离子插层系统地调控了2D 层内AFM材料MPX3(M = Mn， Fe， Ni; X = S， Se) 的载流子浓度，并研究了电子掺杂对其磁性能的影响.我们在MPX3家族材料中发现了依赖载流子浓度变化的AFM-亚铁磁 (FIM)/ 铁磁 (FM) 的转变，并结合理论计算揭示了其调控机制. 本研究为2D磁性材料的载流子调控磁相变提供了新的见解，并为研究2D磁体的电子结构与磁性之间的强相关性以及设计新型自旋电子器件开辟了一条途径.

关键词：二维磁性材料电控磁有机阳离子插层磁相变

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2种居里温度测量方法的理论计算及比较

物理实验 2024年第3期44卷 9-14页

作者：何学敏陈端卿于振飞苏坤宇毛巍威南京邮电大学理学院江苏南京210023 南京邮电大学电子与光学工程学院江苏南京210023

以平均尺寸为63 nm的球形Ni颗粒为例,从理论和实验上探究了铁磁物理参量——居里温度.基于内聚能模型和金属振动熵2种理论,推导了球形铁磁纳米颗粒的居里温度与颗粒尺寸的关系,并由此计算出居里温度的理论值分别为350.3℃和351.0℃.采... 详细信息

以平均尺寸为63 nm的球形Ni颗粒为例,从理论和实验上探究了铁磁物理参量——居里温度.基于内聚能模型和金属振动熵2种理论,推导了球形铁磁纳米颗粒的居里温度与颗粒尺寸的关系,并由此计算出居里温度的理论值分别为350.3℃和351.0℃.采用综合热分析仪和振动样品磁强计分别测试了Ni纳米颗粒的热重/差热曲线及热磁曲线,其差热曲线的相变峰给出居里温度的数值为353.0℃,通过热磁曲线的居里-外斯内推法可以得到居里温度为350.0℃.经对比,2个实验值之间,以及所有理论值与实验值之间的误差均未超过3.0℃,说明模型适用性强,由热重/差热法测量居里温度具有可行性.

关键词：居里温度尺寸依赖性磁相变居里-外斯定律内聚能

低磁场下LaFeCoSi合金磁相变行为的标度理论临界参数研究

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中国稀土学报 2023年

作者：陈湘王晓燏何金彦黄鑫杨若蛟内江师范学院物理与电子信息工程学院

本文基于X射线粉末衍射谱，以及等温与等场情况下磁化强度分别随温度与磁场变化的数据，系统地研究了LaFe10.7Co0.9Si1.4合金的磁性以及磁相变类型。M-T曲线中的近似零热滞、居里温度附近Arrott图的直线性、磁熵变随温度变化图的对称状... 详细信息

本文基于X射线粉末衍射谱，以及等温与等场情况下磁化强度分别随温度与磁场变化的数据，系统地研究了LaFe10.7Co0.9Si1.4合金的磁性以及磁相变类型。M-T曲线中的近似零热滞、居里温度附近Arrott图的直线性、磁熵变随温度变化图的对称状等，均表明LaFe10.7Co0.9Si1.4合金的磁相变为二级相变。基于Arrott图，并结合Arrott-Noakes状态方程和Kouvel-Fisher方程，拟合的相变临界参数分别为β=0.4746与γ=0.9812、β=0.4727和γ=1.0482，二者具有高度的自洽性。另外，根据居里温度附近的等温磁化曲线方法确定了临界指数■的值，大小为3.1587。这些参数值表明LaFe10.7Co0.9Si1.4合金在相变过程局域磁矩之间的相互作用是长程关联相互作用，属于铁磁-顺磁连续二级相变。另外，通过对不同磁场下合金的磁熵变进行了归一化处理，并结合伦兹函数对归一化曲线进行了拟合，得到了相关拟合系数。

关键词： LaFe Co Si 合金磁相变标度理论分子平均场模型

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MnSn薄膜磁相变的输运表征

物理学报 2023年

作者：谭碧高栋邓登福陈姝瑶毕磊刘冬华刘涛国家电磁辐射控制材料工程技术研究中心电子科技大学材料与能源学院电子科技大学多频谱吸波材料与结构教育部重点实验室(B类)电子科技大学

六角笼目(Kagome)相拓扑反铁磁材料近年来引起了人们极大的研究兴趣，这主要是因为它们拥有众多独特的性能，例如虽然净磁矩跟反铁磁材料一样接近零，但确有与铁磁性材料强度相当的磁电、磁光和磁热效应，极具应用价值。以上的这些特性... 详细信息

六角笼目(Kagome)相拓扑反铁磁材料近年来引起了人们极大的研究兴趣，这主要是因为它们拥有众多独特的性能，例如虽然净磁矩跟反铁磁材料一样接近零，但确有与铁磁性材料强度相当的磁电、磁光和磁热效应，极具应用价值。以上的这些特性绝大多数都与它们的磁结构紧密相关，然而人们却发现其磁结构对于生长条件和材料成分非常敏感。因此，开发一种简单、普适的Kagome相拓扑反铁磁材料磁结构相变测量方法，对于大多数难以获得高能中子衍射等先进实验手段的实验室来说，无论是材料的生长优化还是物理现象机理的理解都具有重要的意义。本文采用PLD的方法在(1102)取向的Al2O3单晶衬底上成功外延制备了高质量(1120)取向的六角Kagome相Mn3Sn薄膜，并系统地测量了不同温度下该Mn3Sn薄膜的磁性和磁输运特性。结果发现，该Mn3Sn薄膜的磁化曲线、霍尔电阻率曲线和磁电阻曲线在它的三类磁相变温度中的某些或全部均表现出一定的异常特征。这些特征可以作为该六角Kagome相Mn3Sn薄膜中磁相变的证据，甚至用于测量这些磁相变的温度。我们的工作有助于进一步推动六角Kagome相拓扑反铁磁材料在自旋电子器件中的应用。

关键词：拓扑反铁磁磁相变反常霍尔电阻各向异性磁电阻

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磁场调控FeRh磁相变的研究

磁场调控FeRh磁相变的研究

作者：刘辛丹兰州大学

学位级别：硕士

随着时代的发展,人们对磁存储技术提出了更高的要求,反铁磁(antiferromagnetic,AFM)自旋电子学器件由于其存储速度快、存储密度高和非易失性等优势而受到研究者的广泛关注。然而,AFM材料不易被调控的特性阻碍了AFM自旋电子学的发展。Fe... 详细信息

随着时代的发展,人们对磁存储技术提出了更高的要求,反铁磁(antiferromagnetic,AFM)自旋电子学器件由于其存储速度快、存储密度高和非易失性等优势而受到研究者的广泛关注。然而,AFM材料不易被调控的特性阻碍了AFM自旋电子学的发展。Fe Rh在室温附近具有AFM与铁磁(ferromagnetic,FM)之间相变的性质,使其成为未来AFM自旋电子学器件的候选材料之一。目前,大量的研究致力于利用一种或多种调控方式来操纵其磁相变。我们考虑到:交流磁场下FM相畴壁会反复运动,可能会对磁相变产生影响;沿着不同方向施加直流磁场会在FM相中引发不同的偶极场,进而对磁相变产生影响。本论文通过磁控共溅射以及热处理工艺在氧化镁(Mg O)和铌酸锂(Li Nb O)单晶衬底上制备出高质量的Fe Rh薄膜,并探究了交流磁场和磁偶极场对Fe Rh磁相变的操纵。主要研究内容和结果如下:(1)通过磁控共溅射制备了Mg O/Fe Rh/Ta和Li Nb O/Ta/Fe Rh/Ta多层薄膜,并探究了溅射基底、溅射功率、溅射位置、热处理时间、缓冲层对薄膜相变的影响,最终得到了有较好相变质量的Fe Rh薄膜制备工艺,并发现了Fe Rh相变中的锻炼效应。(2)通过电流焦耳热诱导Fe Rh薄膜的磁相变,研究面内交流磁场下相变的响应,并与直流磁场的结果作对比。在交流磁场下,升温支的相变(AFM-FM)和降温支的相变(FM-AFM)被不同程度地促进了,最终导致相变热滞后降低了2 K。我们认为对相变促进程度的差异与交流磁场下的FM畴壁振动有关。(3)分别沿着条带的纵轴,横轴以及垂直于薄膜平面施加外磁场,发现不同方向施加外磁场时相变具有不同的特性:当沿着条带的纵轴和横轴施加面内磁场时,相变曲线以相同的变化率向低电流方向平移;当外磁场与薄膜垂直时,相变曲线移动的幅度随着两相占比的变化而变化。这些现象与FM态的磁偶极场有关。我们沿着条带不同方向施加外磁场诱导出方向和大小都不同的磁偶极场,实现了FM态相邻的AFM态相变的操纵。

关键词： FeRh 磁相变交流磁场磁偶极场

层状化合物TbMn2-xCoxSi2和LaMn2Ge2中的磁热效应及磁相变研究

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层状化合物TbMn2-xCoxSi2和LaMn2Ge2中的磁热效应及磁相变研究

作者：王星星吉林大学

学位级别：硕士

随着信息技术、电力和电子设备、制造业等领域的飞速发展,被广泛应用于这些领域的磁性功能材料在我们的日常生活中发挥着越来越重要的作用,现代磁性材料的研究和开发也取得了很大的进展,其中包括磁致冷材料的发现。基于磁热效应的磁致... 详细信息

随着信息技术、电力和电子设备、制造业等领域的飞速发展,被广泛应用于这些领域的磁性功能材料在我们的日常生活中发挥着越来越重要的作用,现代磁性材料的研究和开发也取得了很大的进展,其中包括磁致冷材料的发现。基于磁热效应的磁致冷技术与常用的气体压缩技术相比,在节能环保方面具有巨大的潜力和优势,近年来引起了研究者们的广泛关注。具有中心对称ThCrSi型结构(I4/mmm空间群)的RTX系列三元金属间化合物(R为稀土,T为过渡金属,X为Si或Ge)由于具有大的磁热效应以及小的磁滞损耗,在磁性冷却方面具有广阔的前景。其中,因为RMnX化合物中Mn磁矩的大小以及Mn次晶格的磁性状态与Mn-Mn原子间的距离密切相关,人们可以通过元素替代的方式,利用其他元素分别在2a、4d和4e晶位取代R、Mn和X原子来调整其原子间距从而控制其磁性状态。近年来,这些RMnX化合物的磁热效应在磁制冷方面的应用受到了广泛的关注,而在磁相变时的磁弹性耦合和磁熵之间的关系,人们了解的较少,本文中对此系列化合物进行了系统的研究,从而建立磁性状态、物理性质和磁弹性耦合之间的关系,主要研究成果如下:(1)在氩气环境中用电弧炉熔炼的方法以及随后的退火工艺制备了名义成分为TbMnCo Si(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)的多晶样品,我们对Tb MnCoSi化合物的磁结构和磁相变进行了详细的研究。对X射线衍射以及中子衍射数据进行了Rietveld精修,证实了TbMnCoSi样品具有体心四方结构,而晶格常数a、c随Co浓度的变化,表明了Co替代Mn存在各向异性收缩。TbMnCoSi样品在室温下存在两个磁相变温度T和T,在T和T附近的磁弹性耦合导致单元晶格存在强的各向异性畸变。我们详细的中子衍射研究表明在两个磁相变温度之间形成了三倍磁性晶胞,三倍磁性晶胞的形成导致两个连续磁相变温度对外加磁场具有不同响应,在两个相变温度附近重叠的磁熵曲线导致了类高原状的磁热效应,实现了制冷能力的提高。(2)采用X射线、中子粉末衍射、磁测量以及热容研究相结合的方法,详细研究了铸态和带状La MnGe化合物的结构和磁性能,发现铸态样品比带状样品在制冷能力方面更有优势。随着温度的降低,中子衍射研究表明,在T处,磁性态先由顺磁态转变为非公度反铁磁态AFfs,然后在T处转变为非公度铁磁态Fmi。临界指数分析表明,La MnGe的磁相互作用是长程的。在居里温度附近的等温磁熵的变化表明这些材料有可能作为接近室温的磁性制冷材料。

关键词：磁致冷磁热效应磁相变磁弹性耦合中子衍射

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磁相变与地壳地球物理异常(英文)

地球物理学报 2010年第3期53卷 612-621页

作者： L.SZARKA J.KISS E.PRACSER A.ADAM 匈牙利科学研究院地球物理与测量研究所肖普朗H-9400 罗兰大学地球物理研究所布达佩斯H-1145

我们曾提出过一种可能导致地磁和地壳电导率异常的来源:地壳中的二级磁相变,即居里(尼尔)深度附近磁化率的显著提高.这一现象能很好地解释一些来源不明的地磁异常.本文总结了在中地壳深度处、薄且高磁导率异常体的一维和多维大地电磁特... 详细信息

我们曾提出过一种可能导致地磁和地壳电导率异常的来源:地壳中的二级磁相变,即居里(尼尔)深度附近磁化率的显著提高.这一现象能很好地解释一些来源不明的地磁异常.本文总结了在中地壳深度处、薄且高磁导率异常体的一维和多维大地电磁特征.高磁导率层引起的异常与高电导率层导致的异常相比,大小上可相比拟,但符号相反.无论在什么情况下,经典的大地电磁解释容易导致一个不真实的极厚高阻层,并且在地磁异常附近有与之对应的空间波长,二级磁相变也被认为是这一现象的可能解释.尽管在地壳中是否存在二级磁相变还有一定争议,但最近的一些固体物理实验结果进一步表明它可能是地壳各种地球物理异常的来源之一.

关键词：磁相变地壳异常大地电磁