一维Zigzag链SrR2O4（R=Gd、Ho、Dy）的磁性及磁热效应研究

论文摘要

磁致冷是基于材料的磁热效应进行制冷的新型制冷技术,低温磁致冷技术可广泛用于军事国防、航天航空以及基础物性测量等领域。因此,研究低温磁致冷材料具有重要意义。稀土基材料因其大的自旋或轨道角动量往往具有大的磁热效应,也因此受到了广泛的关注。本文对一维Zigzag链化合物SrR2O4（R=Gd、Ho、Dy）的磁性及磁热效应进行了研究,主要内容如下:1.简单概述了磁致冷原理、磁致冷材料选择依据及磁热效应材料研究进展,简述了一维Zigzag链化合物SrR2O4（R=Gd、Ho、Dy）的物理性质。简单介绍了样品制备方法和样品磁性测量方法,其中,着重介绍了脉冲强磁场ESR测量原理、实验装置及实验流程。2.采用固相法制备了SrR2O4（R=Gd、Ho、Dy）多晶粉末样品,采用XRD对样品成相和结构进行表征。实验数据表明,样品结晶度良好且皆为单相。3.采用超导量子干涉（SQUID）磁强计对样品进行磁化测量。磁化率数据表明,SrGd2O4在温度T=2.83 K附近出现了反铁磁有序,SrHo2O4在4 K左右存在反铁磁短程有序,而在SrDy2O4中未观察到磁有序转变。SrHo2O4和SrDy2O4磁化率倒数曲线拟合结果表明体系存在自旋-自旋相关。磁化测量表明,SrHo2O4在外磁场诱导下存在弱铁磁性,SrDy2O4在磁化过程中存在不明显的1/3平台。ESR测量结果进一步表明,SrGd2O4在相变温度之上存在自旋-自旋相关和磁场诱导的有序态到类顺磁（PM-like）转变。4.磁热效应研究结果表明,一维Zigzag链化合物SrR2O4（R=Gd、Ho、Dy）存在大的磁热效应。磁场变化为7 T时,SrGd2O4、SrHo2O4及SrDy2O4的最大磁熵变分别为27 J·kg-1·K-1、18.3 J·kg-1·K-1和17.7 J·kg-1·K-1。其中,SrGd2O4具有大的磁熵变值且其磁化曲线几乎无热滞和磁滞,有望用于液氦温度附近的磁致冷;SrHo2O4的-?SM（T）曲线则具有较大的峰宽,磁熵变值受温度影响小,在制冷过程中磁热效应稳定性好,故而,SrHo2O4多晶粉末有望作为制冷温区较宽的低温磁致冷候选材料;对于SrDy2O4而言,最大磁熵变位置出现的温度低且在2 K温度仍具有较大的磁熵变,SrDy2O4多晶粉末有希望成为液氦温度以下的低温磁致冷候选材料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 磁制冷原理及磁热效应的热力学描述
•   1.3 磁制冷材料的选择依据及磁热效应测量方法
•   1.4 磁制冷的研究进展
• 2O₄（R= Gd、Ho、Dy）的物理性质'>  1.5 一维Zigzag链SrR₂O₄（R= Gd、Ho、Dy）的物理性质
•   1.6 选题依据
•   1.7 本章小结
• 2 样品制备与测量方法
•   2.1 多晶样品制备
•   2.2 样品结构表征方法
•   2.3 磁性测量方法
•   2.4 本章小结
• 2O₄磁性及磁热效应研究'>3 SrGd₂O₄磁性及磁热效应研究
•   3.1 结构表征测量结果与分析
• 2O₄磁化及ESR测量分析'>  3.2 SrGd₂O₄磁化及ESR测量分析
• 2O₄磁热效应研究'>  3.3 SrGd₂O₄磁热效应研究
•   3.4 本章小结
• 2O₄和SrDy₂O₄磁性及磁热效应研究'>4 SrHo₂O₄和SrDy₂O₄磁性及磁热效应研究
•   4.1 结构表征测量结果与分析
• 2O₄和SrDy₂O₄磁化测量'>  4.2 SrHo₂O₄和SrDy₂O₄磁化测量
• 2O₄和SrDy₂O₄磁热效应研究'>  4.3 SrHo₂O₄和SrDy₂O₄磁热效应研究
•   4.4 本章小结
• 5 总结与展望
•   5.1 全文总结
•   5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表文章清单

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蒋侠

导师: 欧阳钟文

关键词: 稀土氧化物,磁热效应,一维链,电子自旋共振

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 华中科技大学

分类号: O482.5

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.004512

总页数: 63

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