【摘 要】
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制冷技术已经成为现代人们生活中不可或缺的一部分,随着社会的发展以及对环境保护和节约能源的迫切需求,急需一种新型的制冷技术来替代传统制冷方式。而基于材料磁热效应的固态制冷具有环境友好、节能高效、稳定可靠等特点,无论是理论研究还是实践应用都具有十分重要的意义。同时电输运性能反映了物质的能带结构,对它的研究是对材料研究的重要手段之一。本文利用助溶剂法生长了 Mn5Ge3以及Mn3P单晶,通过X射线衍射仪
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制冷技术已经成为现代人们生活中不可或缺的一部分,随着社会的发展以及对环境保护和节约能源的迫切需求,急需一种新型的制冷技术来替代传统制冷方式。而基于材料磁热效应的固态制冷具有环境友好、节能高效、稳定可靠等特点,无论是理论研究还是实践应用都具有十分重要的意义。同时电输运性能反映了物质的能带结构,对它的研究是对材料研究的重要手段之一。本文利用助溶剂法生长了 Mn5Ge3以及Mn3P单晶,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、综合物性测试系统、超导量子干涉仪对Mn5Ge3和Mn3P的结构、磁性、磁热效应、电输运能以及比热性能进行了一系列研究。主要结论如下:利用Sn作助溶剂制备出了六方结构的Mn5Ge3单晶,Mn5Ge3在295K处发生顺磁-铁磁二级相变,有效磁矩为4.12 μB/Mn,其中c方向为易磁化方向,磁场沿着c方向、ab面以及多晶粉末均会呈现正常的磁热效应。磁场沿着c方向的磁热效应要比沿着ab面以及多晶粉末的磁热效应更大。其各项异性常数K1随着温度增加逐渐变小,当温度接近居里温度Tc时各向异性场HA接近于0。多晶在温度为298 K外磁场为50 kOe时最大磁熵变为-6.369 J/kgK。磁场从ab面旋转到c方向时所得到的磁熵变在外磁场等于各向异性场时有最大值。在磁场小于10 kOe时,旋转磁熵变的最大值随着磁场的增大而增大。在磁场介于10 kOe～50kOe之间时,旋转磁熵变的最大值随着磁场的增大而减小。当温度为290 K,外磁场为6 kOe时最大旋转磁熵变为-0.85 J/kg K。其输运性能整体呈现金属性,在Tc附近出现负磁电阻效应。利用Mn和P共晶作助溶剂制备出了四方结构的Mn3P单晶。Mn3P在28 K处发生顺磁-反铁磁相变,磁场沿着c方向以及ab面内的场冷及零场冷曲线在26 K～30 K处均出现非单调变化,其中c方向为易磁化方向。输运性能随温度变化曲线在磁转变温度附近呈现非常反常的变化。其比热随温度变化曲线中在相同的温度下出现了两个转变。说明Mn3P在奈尔温度附近可能存在另一个相变,相变的性质还需进一步研究。
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