Магнитные и магнитокалорические свойства сплавов системы Mn₂-xFexP₀,₅As₀,₅ (0 ≤ x ≤ 0,5)

Abstract

Представлены результаты исследования магнитных и магнитокалорических свойств сплавов системы Mn₂-xFexP₀,₅As₀,₅ (0 ≤ x ≤ 0,5). Измерения намагниченности проведены в температурном интервале 4,2-700 К в магнитных полях до 8 Тл. Из изотерм намагничивания, снятых вблизи температур спонтанного возникновения ферромагнитного состояния (ТC,ТАF–FМ₁), определены изменения энтропии DS при изменении магнитного поля от 0 до 2, 4, 5, 8 Тл и построены зависимости DS(T). Установлено монотонное снижение ТC и ТАF–FМ₁ c ростом концентрации марганца и полное подавление ферромагнитной фазы в Мn₁,₅Fe₀,₅P₀,₅As₀,₅. Выявлен экстремальный характер концентрационных зависимостей максимального скачка энтропии (и соответствующей хладоемкости) и величины ферромагнитного момента элементарной ячейки с максимумами при x = 0,9 и 0,8. Полученные данные сравниваются с рассчитанными ранее из первых принципов методом Корринги-Кона-Ростокера и приближения когерентного потенциала (ККР-ПКП) величинами ферромагнитных моментов — расхождение при 0,5 ≤ x ≤ 0,7 связывается с появлением антиферромагнитной компоненты магнитной структуры. Сделан вывод о перспективности сплавов Mn₂-xFexP₀,₅As₀,₅ для использования в магнитных рефрижераторах, работающих в области комнатной температуры.

Представлено результати дослідження магнітних та магнітокалоричних властивостей сплавів системи Mn₂-xFexP₀,₅As₀,₅(0 x 0,5). Виміри намагніченості проведено в температурному інтервалі 4,2–700 К у магнітних полях до 8 Тл. З ізотерм намагнічування, які зняті поблизу температур спонтанного виникнення феромагнітного стану (ТC,ТАF–FМ₁), визначено зміни ентропії S при зміні магнітного поля від 0 до 2, 4, 5, 8 Тл та побудовано залежності DS(T). Встановлено монотонне зниження ТC та ТАF–FМ1 з ростом концентрації марганцю й повне пригнічення феромагнітної фази в Мn₁,₅Fe₀,₅P₀,₅As₀,₅. Виявлено екстремальний характер концентраційних залежностей максимального стрибка ентропії (і відповідної холодоємності) та величини феромагнітного моменту елементарної комірки з максимумами при x = 0,9 і 0,8. Отримані дані порівнюються з розрахованими раніше з перших принципів методом Корринги–Кона–Ростокера та приближення когерентного потенціалу (ККР–ПКП) величинами феромагнітних моментів — розбіжність при 0,5 x 0,7 зв'язується з появою антиферомагнітної компоненти магнітної структури. Зроблено висновок про перспективність сплавів Mn₂-xFexP₀,₅As₀,₅ для використання в магнітних рефрижераторах, що працюють в області кімнатної температури.

The experimental data on magnetic and magnetocaloric properties of the Mn₂-xFexP₀,₅As₀,₅ (0 ≤ x ≤ 0,5)-system alloys are presented. The magnetization measurements are made in the 4.2–700 K temperature range in magnetic fields up to 8 T. The magnetization isotherms taken near the temperatures of spontaneous occurrence of the ferromagnetic phase (ТC,ТАF–FМ₁) are used to determine changes in entropy ΔS with magnetic field varying from 0 to 2, 4, 5, 8 T, and to construct the ΔS(T) dependences. It is found that ТC and ТАF–FМ₁ decrease monotonously with increasing the manganese concentration and the ferromagnetic phase in Мn₁,₅Fe₀,₅P₀,₅As₀,₅ are completely suppressed. It is shown that the concentration dependences of maximum entropy jump (and of corresponding refrigeration capacity) and ferromagnetic moment of the unit cell are extreme with maxima at x = 0.9 and 0.8, respectively. The obtained data are compared with the values of ferromagnetic moments calculated from the first principles by the Korringa–Kohn–Rostoker and coherent potential approximation (KKR–CPA) method — the discrepancy at 0.5 ≤ x ≤ 0.7 is supposed to be due to the occurrence of antiferromagnetic components of the magnetic structure. In conclusion it may be said that Mn₂-xFexP₀,₅As₀,₅ alloys are promising in magnetic refrigerator applications at room-temperature.