重稀土HRENiGa_(2)(HRE=Dy,Ho或Er)化合物的优异低温磁热性能

RENiX_(2)化合物(其中RE为稀土元素,X为p区元素)在低温磁制冷应用中受到高度关注.它们根据元素的不同可以结晶成CeNiSi_(2)型、NdNiGa_(2)型或MgCuAl_(2)型晶体结构,并表现出不同类型的磁有序性从而影响其磁性.MgCuAl_(2)型铝化物由于具有有利的铁磁基态从而表现出比CeNiSi_(2)型硅化物和NdNiGa_(2)型镓化物更大的磁热性能.此外,RENiGa_(2)镓化物根据RE元素的不同可以结晶成NdNiGa_(2)或MgCu Al_(2)型结构.本文中,我们选择重稀土(HRE)元素来探索HRENiGa_(2)(HRE=Dy,Ho或Er)镓化物的微观结构、磁有序和磁热性能.三种化合物均以MgCuAl_(2)型晶体结构结晶,并且随着温度的升高经历了从铁磁到顺磁的二级磁相转变.DyNiGa_(2),HoNiGa_(2)和ErNiGa_(2)化合物的最大等温磁熵变(|ΔSisomax|)值分别为6.2,10.4和11.4 J kg^(-1)K^(-1)(0-5T),这与许多最近报道的低温磁制冷材料性能相当.特别地,HoNiGa_(2)和ErNiGa_(2)化合物(包括它们的复合材料)在氢气液化的温度范围内表现出优异的磁热性能.

RE_(6)Co_(2)Ga(RE=Ho,Dy or Gd)低温磁制冷材料的一级相变和二级相变

具有正交Ho_(6)Co_(2)Ga型晶体结构的富稀土金属间化合物因其具备独特的磁性能而被关注,但它们的磁有序、磁相变类型以及磁热性能尚未见系统报道.本文通过对RE_(6)Co_(2)Ga化合物中的稀土元素类型的调控,实现了材料相变类型从反铁磁(AF)到顺磁(PM)的变磁调控为铁磁(FM)到顺磁(PM)的转变.此外,通过实验观察结合密度泛函理论(DFT)计算证明了Gd_(6)Co_(2)Ga的基态为铁磁态.利用磁热效应的场依赖性关系结合Banerjee准则的判断标准研究表明,Ho_(6)Co_(2)Ga和Dy_(6)Co_(2)Ga同时具备二级相变和一级相变特征,而在Gd_(6)Co_(2)Ga中只存在二级相变.在0-5 T的磁场变化下,Ho_(6)Co_(2)Ga和Gd_(6)Co_(2)Ga的磁熵变分别在26和75 K附近达到最大值10.1和9.1J kg^(-1)K^(-1),而这两个温度分别接近于H_(2)液化和N_(2)液化温度.优异的磁热性能使得RE_(6)Co_(2)Ga体系在低温磁制冷领域具有潜在的应用前景.