发布时间 : 星期一 文章新型多铁性过渡金属磁性氧化物单晶的各向异性磁热效应更新完毕开始阅读35530b50be23482fb4da4c93
新型多铁性过渡金属磁性氧化物单晶的各向异性磁热效应
成昭华，靳金铃，张向群，李国科
中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室，北京 100190
与常规的气制冷技术相比，基于磁热效应的磁制冷工艺具有环境友好和高效节能的优点。为使磁制冷效率提高，要求磁制冷材料具有大的磁熵变和低的驱动磁场。磁热效应与外磁场作用下磁性材料的自旋和晶格耦合密切相关。在以前的研究中，国内外绝大多数研究集中在铁磁－顺磁相变过程中引起的巨大磁热效应， 而对自发磁化强度矢量转动过程中磁各向异性能的变化对磁热效应的贡献研究尚不充分[1]。尽管多数磁性材料在居里温度附近磁各向异性变化对磁热效应贡献远小于磁相变的贡献，然而对于具有强单轴磁晶各向异性的单晶，在自旋重取向温度区域附近可显示出明显的各向异性磁热效应或旋转磁热效应。TbMnO3作为多铁性材料已得到广泛的研究[2，3], 而对这类材料的磁热效应研究尚未报导。
本报告将以同时具体多铁性和各向异性磁热效应的TbMnO3, HoMnO3, TmMnO3单晶为研究对象，重点研究新型多铁性稀土－过渡金属氧化物单晶的磁晶各向异性和磁热效应各向异性的内在联系，在多铁性TbMnO3单晶材料中不但观测到巨大磁热效应，而且发现具有大的各向异性磁热效应。单晶样品在磁场中从易磁化轴到难磁化轴转动过程中可以产生大约6 K的绝热温度变化[图1], 这种巨大的各向异性磁热效应发现，可以使人们通过在磁场中转动单晶样品，而不是通过改变磁场或将样品从磁场中移进移出的方法获得磁制冷，有望提供一种全新的，简易可行和低能耗的磁制冷技术方案。
*
图1. TbMnO3单晶的各向异性磁熵变与旋转磁热效应
参考文献
[1] S. A. Nikitin, K. P. Skokov, Y. S. Koshkid’ko, Y. G. Pastushenkov, and T. I. Ivanova Phys. Rev.
Lett. 105, 137205 (2010)
[2] T. Kimura, T. Goto, H. Shintani, K. Ishizaka, T. Arima and Y. Tokura, Nature. 426, 58 (2003). [3] T. Kimura, Annu. Rev. Mater. Res. 37, 387–413 (2007).