CC BY
1
ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
Магнитокалорический эффект в соединениях GdMnl-xTxSi ^ = Fe,
С.А. Никитин,1 Ю.А. Овченкова,1, а М.Е. Блинова,1 И.С. Терёшина1
1 Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, физический факультет Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2
Поступила в редакцию 03.04.2022, после доработки 28.04.2022, принята к публикации 04.05.2022.
В работе проведены прямые измерения магнитокалорического эффекта (МКЭ) и расчеты изменения магнитной части энтропии большой группы соединений GdMn1_xТХБ1 (Т = Л, Ее, Со) со структурой типа СеЕеБь Все исследованные соединения упорядочиваются ферро- или ферримагнитно в широком интервале температур от 120 К до 390 К. Максимальное значение МКЭ (ДТаа га 1.1 К при изменении внешнего магнитного поля от 0 до 12 кЭ) наблюдается для соединения GdЕeSi. Полученные концентрационные зависимости температур Кюри и значений МКЭ анализируются в предположении зонного характера магнетизма 36-подрешетки.
Ключевые слова: интерметаллические соединения, магнитные свойства, магнитокалорический эффект, зонный магнетизм.
УДК: 537.622.6:537.624.9. PACS: 75.50.Bb, 75.30.Et, 75.50.Gg.
ВВЕДЕНИЕ
Исследование интерметаллических соединений редкоземельных элементов и переходных металлов является актуальной задачей физики магнитных явлений в связи с тем, что ряд соединений этого семейства может быть использован в качестве постоянных магнитов, магнитокалорических материалов, устройств хранения памяти, оптических сенсорных устройств и твердотельных термоэлектрических охладителей. Отличительной чертой этих соединений является сочетание больших магнитных моментов, образованных локализованными 4/-электронами, с коллективизированным магнетизмом переходных металлов, обладающих подвижными 6-электронами. Хотя эти соединения были известны в течение длительного времени, в центре внимания, с точки зрения изучения магнитокалорического эффекта, они оказались только в последние годы.
Магнитное охлаждение имеет три заметных преимущества по сравнению с наиболее часто используемым охлаждением на основе компрессора: оно протекает без участия вредных газов, может быть более энергетически выгодным, магнитные рефрижераторы производят гораздо меньше шума. Материалы, обладающие большим магнитокалорическим эффектом, должны быть исследованы с целью изучения потенциала этой развивающейся технологии [1]. Кроме того, исследование МКЭ вследствие его прямой связи с изменением магнитной части энтропии может дать ценную информацию для изучения процессов, которые происходят при фазовых переходах, и для определения вкладов обменных магнитокристалли-ческих и магнитоупругих взаимодействий в энергию магнитоупорядоченных веществ [2, 3].
В данной работе проведены исследования МКЭ и магнитотепловых свойств соединений на основе GdMnSi с различными замещениями в 36,-подрешетке. МКЭ измерялся прямым методом, изменение магнитного вклада в энтропию рассчиты-
а Е-шаИ: ovtchenkova@mail.ru
валось из кривых намагничивания, измеренных при различных температурах.
Соединения RMnSi представляют собой естественные слоистые магнетики с двумя подрешетка-ми. И редкоземельная подрешетка и подрешетка Мп обладают существенным магнитным моментом. Gd обладает локализованным магнитным моментом, величина, которого не меняется от состава к составу, в то время как величина магнитного момента 36-подрешетки зависит от перекрытия 36-зоны Мп с 4р-зоной Si [4, 5]. Ранее нами были проведены подробные исследования намагниченности соединений GdMn1_xTixSi, GdMn1_xЕexSi, GdMn1_xCoxSi как на поликристаллических, так и на монокристаллических образцах [3, 6-8]. Было установлено, что для этих составов наблюдается заметная корреляция температур магнитного упорядочения с концентрацией 6-электронов, и доказано, что уменьшение концентрации 6-электронов приводит к увеличению плотности состояний на уровне Ферми и, следовательно, к увеличению температур магнитного упорядочения [6]. В то же время в литературе недостаточно данных о магнитотермических свойствах этих соединений. Первые попытки исследовать МКЭ с помощью расчетов по измерениям намагниченности и теплоемкости были предприняты для GdЕeSi в работах [3, 9]. Позже магнитокалорический эффект был измерен в соединений GdЕel_xСохSi [10], GdxLa1-xMnSi [11] и GdScSi прямым методом [12].
Целью данной работы было проведение систематических исследований магнитотепловых свойств составов на основе GdMnSi с различными замещениями в 36-подсистеме (при этом редкоземельная подсистема остается неизменной) и исследование влияния концентрации 36-электронов на магнито-калорический эффект этих соединений. Замещения в 36-подрешетке в этих соединениях позволяют получать соединения в широком диапазоне температур магнитного упорядочения, сохраняя высокий магнитный момент в подрешетке Gd.
1. СИНТЕЗ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Сплавы GdMn1_xTixSi, GdMn1_xFexSi и GdMnl_xCox Si были получены дуговой или индукционной плавкой в атмосфере чистого аргона. Чистота исходных компонентов не хуже 99.9%. Методика синтеза образцов подробно описаны в работах [3, 6-8]. Полученные сплавы были аттестованы с помощью рентгеноструктурного и микроструктурного анализа. Анализ порошковых рентгенограмм однозначно показал, что все исследованные соединения кристаллизуются в тетрагональной структуре типа CeFeSi (Р^/птш). Атомы Gd и Si занимают позицию 2с (1/4, 1/4, г), а атом Т занимает особое положение 2а (3/4, 1/4, 0). Параметры решетки, определенные при комнатной температуре, приведены в таблице.
Прямые измерения магнитокалорического эффекта вблизи температуры Кюри проводились в полях до 12 кЭ. Прямые измерения проводились путем регистрации изменения температуры образца при адиабатическом нарастании магнитного поля. Адиабатич-ность достигалась хорошей теплоизоляцией образца, помещением термопары внутрь образца и быстрым включением магнитного поля. Намагниченность измерялась прямым методом с помощью маятникового магнитометра. Температуры Кюри рассчитывались термодинамическим методом Аррота-Белова-Горяги. Изменение магнитной части энтропии вычислялось путем интегрирования полевых и температурных зависимостей намагниченности в соответствии с соотношением:
сИ
Бы
(1)
2. РЕЗУЛЬТАТЫ
Температурные зависимости магнитокалорическо-го эффекта для соединений GdMnl_xTixSi в магнитном поле 12 кЭ представлены на рис. 1. Максимальное значение МКЭ, равное 0.72 К, наблюдается при х = 0.15. В соединении GdMnSi наблюдались два четких пика на температурной зависимости МКЭ. Согласно [13] взаимодействие между подрешетками Mn и Gd в этом соединении очень слабое. Моменты Gd и Mn ориентированы под углом 90° по отношению друг к другу при 77 К. В результате температуры магнитного упорядочения подрешеток Gd и Mn различны, и на температурной зависимости магнитокалорического эффекта мы также наблюдаем два четко разделенных пика. Вероятно, верхний пик принадлежит подрешетке Gd, а нижний — Mn, так как Gd обладает большим магнитным моментом. Замена ^ уменьшает частичное заполнение 3^-зоны Mn электронами Si и увеличивает магнитный момент Mn. Поэтому переход в магнитоупорядоченное состояние для Gd и 3^-подрешеток происходит для соединений GdMnl_xTixSi с х > 0 одновременно. Соответственно на температурной зависимости МКЭ для замещенных соединений наблюдается только один резкий максимум.
200
250
300 350 Т, К
400
450
Рис. 1. Температурные зависимости МКЭ для составов GdMn1_xTixSi в магнитном поле 12 кЭ
На температурной зависимости изменения магнитной части энтропии для соединения GdMnSi наблюдались два пика при тех же температурах, что и на зависимости МКЭ, измеренной прямым методом (рис. 2). Значения магнитной части энтропии АЯт, рассчитанные по данным намагниченности при АН = 10 кЭ для исследованных соединений, приведены в таблице. Соединение GdMn0.9Ti0.1Si имеет максимальное значение АБт, равное 1.39 Дж/(кгхК). Концентрационная зависимость изменения магнитной части энтропии хорошо коррелирует с концентрационной зависимостью МКЭ.
В соединениях RFeSi перекрытие слоев Fe и Si приводит к заполнению 3^-зоны [14, 15], поэтому подрешетка Fe не имеет локализованного магнитного момента. Ранее проведенные исследования соединений GdMnl_xFexSi показали, что введение Fe в подрешетку Mn сначала увеличивает температуру Кюри, а затем приводит к ее резкому снижению [7]. Температурные зависимости МКЭ для соединений GdMn1_xFexSi показаны на рис. 3. Наибольшие значения МКЭ наблюдаются при х = 0.9 и х = 1. Максимальное значение, наблюдаемое для соединения GdFeSi, равно 1.09 К при АН = 12 кЭ, что хорошо коррелирует с данными, приведенными в [10].
Резкое уменьшение АТ-эффекта, наблюдаемое в соединении GdCoSi, связано с появлением в этом соединении отрицательных обменных взаимодействий между слоями Gd [14].
Результаты измерений МКЭ и расчетов изменения магнитной части энтропии всех исследованных соединений приведены в таблице.
3. ОБСУЖДЕНИЕ
Наши эксперименты показали, что: 1. исследуемые соединения представляют собой группу изоструктурных соединений с высокими значениями намагниченности (5.5-7 цв) при низких температурах;
о
Таблица. Параметры кристаллической решетки а, с, температуры упорядочения Т4, максимальное значение МКЭ ДТтах в поле ДН = 12 кЭ и изменения магнитной части энтропии — Д£ при ДН = 10 кЭ для составов GdMn1_x
GdMn1_xЕexSi и GdMn1_x^^
Состав а, А с, А Tt, к AT К ¿-л-L шах 1 AS, Дж/кгхК
GdMnSi 4.016 7.160 271; 314 0.46 0.92
GdMnn.q5Tin.05Si 4.017 7.179 328 0.64 1.15
GdMnn.9Tin.1Si 4.015 7.201 347.5 0.55 1.39
GdMnn.s5Tin.15Si 4.016 7.227 367 0.72 1.10
GdMnn.sTin.2Si 4.017 7.247 378.5 0.50 1.01
GdMnn.75Tin.25Si 4.015 7.262 389 0.59 0.96
GdMnn.sFen.2Si 4.02 7.127 335 0.42 0.60
GdMnn.e-Fen.4Si 3.992 7.099 327 0.53 0.80
GdMnn.4Fen.e-Si 3.992 7.029 290 0.40 0.57
GdMnn.iFen.qSi 3.998 6.836 140 0.80 2.31
GdFeSi 3.996 6.817 120.5 1.09
GdMnn.7C0n.3Si 4.004 7.077 250 0.25
GdMnn.5C0n.5Si 3.968 6.916 201 0.43
GdMnn.3C0n.7Si 3.993 6.873 165.5 0.29
GdCoSi 3.975 6.746 157; 290 0.08
200
250
350
400
Рис. 2. Температурные зависимости МКЭ, измеренные прямым методом в магнитном поле 12 кЭ и изменения магнитной части энтропии, рассчитанные из намагниченности в поле 10 кЭ для состава GdMnSi
2. температуры магнитного упорядочения находятся в широком интервале (120-380 К);
3. величина МКЭ сильно меняется при замещениях в 36-подрешетке.
Для объяснения первого и второго результата важно принять во внимание заметную корреляцию температур магнитного упорядочения с концентрацией 6-электронов, наблюдаемую для тройных соединений RTSi. При рассмотрении комбинированной модели связи между локализованными редкоземельными моментами спин-поляризованными 6-электронами было показано, что внедрение в эти соединения элементов с низкой концентрацией 36-электронов может привести к существенному повышению тем-
50 100 150 200 250 300 350 400
Т, К
Рис. 3. Температурные зависимость МКЭ для составов GdMn1-xFexSi в магнитном поле 12 кЭ
ператур магнитного упорядочения за счет увеличения плотности состояний в 36-зоне. Таким образом, обменные взаимодействия в соединениях RTSi определяются поляризацией делокализованных 36-электронов и вкладами редкоземельных подрешеток в их намагниченность через косвенное 4/-56-36-обменное взаимодействие [18]. Уменьшение концентрации 6-электронов переходного металла увеличивает температуры магнитного упорядочения. Для объяснения наблюдаемого повышения температур магнитного упорядочения следует принять во внимание зонный характер магнетизма этих соединений. В этих соединениях слои редкоземельных элементов разделены слоями переходного металла (Т) и кремния. Гибридизация между р-состояниями Si и 36-состояниями переходных металлов приводит
200 250 Т, К
400
Рис. 4. Температурные зависимость МКЭ для составов GdMn1-x Cox Si в магнитном поле 12 кЭ
6.8 7.0
с, А°
Рис. 5. Зависимость температуры магнитного упорядочения от параметра кристаллической решетки c для составов с кристаллической структурой типа CeFeSi: GdMni-xTixSi [6], GdMni-xFe*Si [7], GdMni-*Co*Si [8] и GdFe1-xCo*Si [10]
к заполнению и 3^-зон в соединениях с большим числом 3^-электронов (Т = Ре, Со, N1). Введение Мп снижает концентрацию 3^-электронов (Ре: 3^6452, Со: 3^74з2, Мп: 3^54з2). Так, в соединениях, содержащих Мп, где 3^-подрешетка обладает существенным магнитным моментом, 3^-зона частично заполнена, а 3^-зона заполнена полностью. Замещения в подрешетке Мп приводят и к существенным изменениям параметров решетки, что влияет на степень гибридизации между подрешетками Б1 и Мп. Зависимость температуры магнитного упорядочения от параметра решетки с, определяющего расстояние между слоями в структуре типа СеРеБ1, показана на рис. 5. Температура Кюри монотонно уменьшается с концентрацией 3^-электронов для 0^11-хМпхБ1, GdMn1-xРехБ1 и GdMn1-xСохБ1. Минимальное значение температуры магнитного упорядочения обнаружено в GdРeo.5Coo.5Бl [10]. Дальнейшее увеличение концентрации Со приводит к смене знака обменного взаимодействия между моментами Gd и последующему повышению температуры магнитного упорядочения.
Для объяснения третьего результата необходимо рассмотреть несколько типов обменных взаимодействий. На температурной зависимости ДТ-эффекта для различных соединений ИМп1-хТхБ1 можно наблюдать три области:
1. резкое снижение МКЭ с повышением температуры для ферромагнитных соединений ИМп1-х Рех Б1 и ИМп1-х Сох Б1 с высокими концентрациями Ре и Со;
2. увеличение МКЭ при дальнейшем повышении температуры для соединений с низкими концентрациями Ре и Т1;
3. снижение МКЭ для соединений ИМп1-хТ1ХБ1 с максимальной концентрацией Т1 и самыми высокими температурами Кюри.
Известно [3], что соединение GdMnБi является двухподрешеточным ферромагнетиком с магнитным упорядочением в подрешетках Gd и Мп. Обменные взаимодействия в подрешетке Gd имеют ферромагнитный характер, в то время как характер
обменных взаимодействий в подрешетке Мп зависит от межатомных расстояний [19]. Для соединения GdMnБi это расстояние близко к критическому, для соединения с большими межатомными расстояниями Мп-Мп, чем в случае GdMnБi, упорядочение антиферромагнитное с выстраиванием магнитных моментов в базисной плоскости, в то время как соединения с меньшими межатомными расстояниями имеют ферромагнитное упорядочение с выстраиванием магнитных моментов вдоль оси с [19].
Как известно из наших данных о параметрах решетки для системы ИМпБ1 [6-8], а также из литературных данных [20], межслоевые расстояния Мп-Мп очень чувствительны к радиусу редкоземельных ионов. При замещениях в 3^-подрешетке происходит сильное изменение параметра с, что меняет межслоевое взаимодействие. Если представлять кристаллическую структуру СеРеБ1 как чередование двух блоков, а именно W-блока, представляющего собой два близкорасположенных слоя РЗМ, и ВаА14-блока, в котором слои редкой земли разделены слоями Мп и Б1 [21], то во всех исследованных нами соединениях мы имеем практически одинаковый W-блок (рис. 6) и сильно изменяемый ВаА14-блок, в котором изменение параметра решетки с приводит к изменению степени перекрытия между слоями 3^-металла и Б1 и, следовательно, к изменению величины магнитного момента 3й-металла, что в свою очередь влияет на величину межслоевого взаимодействия между W-блоками Gd, взаимодействия между слоями Мп и взаимодействия И-Мп.
Приближение межатомного расстояния Мп-Мп к критическому значению в соединении GdMnБi, вероятно, приводит к заметному ослаблению взаимодействий Gd-Mn. В результате при низких температурах слои Gd и Мп ориентируются под углом немногим более 90о по отношению друг к другу, а при повышении температуры или магнитного поля моменты Gd и Мп становятся сонаправленными [13]. Это весьма необычно для интерметаллических соединений, содержащих тяжелые редкоземельные металлы, для которых обычно характерно антипарал-
н = О
Н>н„
11 12
-г- = Вэх (У\), = Д/2 (у2), 110 120
(2)
где 11 (Т) и 12 (Т) — намагниченности подрешеток Gd и 36 на моль при температуре Т, 110 = N д1 и 120 = N2д272 — магнитные моменты подрешеток при Т = 0 К, N1 — число атомов 36 на моль, N2 — число атомов Gd на моль, $1 — спин 36-атома, 72 — полный угловой момент атома Gd, д1 и д2 — соответствующие факторы Ланде. Аргументы функций Бриллюэна Бз 1 (у 1) и Бз2 (у2) можно записать в виде
^10 Н 2^в 51
У1 = —— + ^ яв//ь
кв
кв Т
^20 Н 2^в ^2
= Т--Ь 7д ^ Де//2.
кв
квТ
(3)
(4)
Здесь ^10 = ^вд1 ^1, ^20 = ^вд272, Не//1 и Не//2 — эффективные обменные поля, действующие на спины ионов Gd и 36 соответственно:
Не//1 = Лц О + Й12 02. (5)
Обменные параметры могут быть рассчитаны как
^11 =
^п Ап
^12 =
^12 А12
^в ^в
Не//2 = ^210"! + ^22 ^2,
где
^21 =
^в
^22 =
^в
Здесь о1 (Т) и о2 (Т) — средние значения спинов ионов гадолиния и 36 соответственно; и ^22 — номера ближайших соседей ионов Gd на подре-шетках 1 и 2; А11 и А12 — интегралы обменного взаимодействия атомов Gd с соседями по подрешет-кам 1 и 2; а А21 и А22 — для 36-атомов с соседями по подрешеткам 1 и 2 соответственно.
МКЭ, связанный с намагниченностями подрешеток Gd и 36, можно определить по формулам [3]:
ги
ДТ1 = -
ДТ2 = -
Си,
V
ад
дТ
—± (1Н,
и ,у
и
Си ,у
дЬ дТ
(7)
6Н.
и ,у
Рис. 6. Кристаллическая структура типа CeЕeSi
лельное упорядочение между моментами 36-ионов и редкоземельных ионов. При этом фазовый переход из неупорядоченного состояния в упорядоченное происходит при разных температурах для подрешеток Gd и Mn, о чем свидетельствуют четко разделенные пики на зависимостях ДТ(Т) и Д£(Т) (рис. 1, 2).
Согласно теории молекулярного поля [22, 23] намагниченности подрешеток двухподрешеточного ферримагнетика можно представить в виде
Используя выражения (2) для намагниченности и выражение (7) для МКЭ, можно получить:
дг' = сг- /
и
2^в
кТ
Не//1 +
6Н,
ДТ2 =
1 гн
Си ,у У0
2^в
кТ
Не//2 +
+2/^2 ( /г21—+ /г22 —
6Н.
Полученное выражение для ДТ представляет собой сумму значений ДТ-эффектов для подрешеток Gd и Mn:
ДТ = ДТ1 + ДТ2.
Соответственно, анализируя результирующие значения МКЭ, может быть получена информация о трех обменных параметрах: h11(Gd-Gd), й12 = ^^^п) и h22(Mn-Mn). Здесь й11, ^22 > 0 и Л12 < 0.
(6)
100 150 200 250 300 350 400
Рис. 7. Зависимость МКЭ от температуры магнитного упорядочения для составов GdMn1_xТжSi (Т = Т^ Mn,
Еe, Co)
0
0
Для соединений с высокой концентрацией Ре и Со подрешетка 3^-металла не имеет магнитного момента. В этом случае МКЭ определяется только обменными взаимодействиями в подрешетке Gd (Лц). Величина МКЭ уменьшается с повышением температуры (рис. 7). Увеличение концентрации Мп приводит к появлению магнитного момента в подрешетке Мп. В результате появляется дополнительный положительный вклад за счет увеличения параметра обмена Л-22 и значение ДТ(Т) для этих соединений начинает увеличиваться. При дальнейшем введении Т1 3^-зона становится менее заполненной, увеличивается магнитный момент подрешетки Мп, а также должно увеличиваться обменное взаимодействие между подрешетками Gd и Мп. В результате возникает обменная связь между подрешетками Gd и Мп. Таким образом, температуры магнитного упорядочения обеих подрешеток начинают совпадать. Итак, мы видим, что значения ДТ(Т) и Д£(Т) увеличиваются, и оба пика, наблюдаемые для GdMnБi, смещаются в одну и ту же точку (рис. 1). Одновременно увеличивается отрицательный вклад в МКЭ параметра обмена Л-12 и наблюдается небольшое уменьшение МКЭ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ магнитокалорических свойств, исследованных в настоящей работе изоструктурных соединений типа GdMn1-xTxБi (Т = Т1, Ре, Со), показывает, что и температура Кюри, и величина МКЭ сильно зависят от концентрации 3^-электронов, инжектируемых в кристаллическую решетку при замещении Мп на Ре, Со, Т1, которые имеют разное число 3^-электронов. В соединениях с низкими концентрациями марганца МКЭ и температура Кюри определяются только 5d16s2 электронами. Это приводит к низким значениям температуры Кюри в этих соединениях. Обменные взаимодействия Мп-Мп, Gd-Mn реализуются поляризованными 3й-электронами за счет частичного заполнения одной из 3^-зон.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-2900773, Ы^://^с!.ш/рго]ес1;/22-29-00773/.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Gschneidner K.A., Pecharsky V.K. // International Journal of Refrigeration. 2008. 31. P. 945.
2. Andreyenko A. S., Belov K. P., Nikitin S. A., Tishin A. M. // Sov. Phys. Usp. 1989. 32, N 8. P. 649.
3. Tishin A.M., Spichkin Y.I. // The Magnetocaloric Effect and Its Applications. Institute of Physics Publishing, 2003.
4. Ijjaali I., Welter R., Venturini G., Malaman B., Ressouche E. // J. Alloys Compd. 1998. 270. P. 63.
5. Nikitin S.A., Ivanova T. I., Ovchenkova Yu. A., Maslennikova M. V., Burkhanov G.S., Chistyakov O. D. // Physics of the Solid State. 2002 . 44, N 2. P. 308.
6. Nikitin S.A., Tskhadadze I.A., Morozkin A.V., Seropegin Yu.D. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. 196-197. P. 632.
7. Nikitin S.A., Ivanova T.I., Tskhadadze I.A. // Acta Physica Polonica A. 1997 . 91, N 2. P. 463.
8. Nikitin S.A., Ivanova T.I., Makhro I.G., Minko M.B., Popov Y.F., Burkhanov G.S., Chistyakov O.D. // Physics of the Solid State. 1994. 36, N 11. P. 3358.
9. Napoletano M., Canepa F., Manfrinetti P., Merlo F. // J. Mater. Chemistry. 2000. 10. P. 1663.
10. Wlodarczyk P., Hawelek L., Zackiewicz P., Rebeda Roy T., Chrobak A., Kaminska M., Kolano-Burian A., Szade J. // Materials Chemistry and Physics. 2015. 162. P. 273.
11. Ovtchenkova I.A., Nikitin S.A., Ivanova T.I., Tskhadadze G.A., Chistyakov O.D., Badurski D. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2006. 300. P. e493.
12. Morozkin A.V., Seropegin Yu.D., Leonov A.V., Sviri-dov I.A., Tskhadadze I.A., Nikitin S.A. // Journal of Alloys and Compounds. 1998. 267. P. L14.
13. Ovtchenkova I.A., Nikitin S.A., Ivanova T.I., Tskhadadze G.A., Skourski Yu. V., Suski W., Nizhankovski V.I. // Journal of Alloys and Compounds. 2008. 451. P. 450.
14. Welter R., Venturini G., Malaman B. // J. Alloys Compounds. 1993. 201. P. 191.
15. Nikitin S.A., Ivanova T.I., Makhro I.G., Tskhada-dze I.A., Vedernikov N.F. // Physics of the Solid State. 1997. 39, N 2. P. 325.
16. Welter R., Venturini G., Ressouche E., Malaman B. // J. Alloys Compounds. 1994. 210. P. 279.
17. Nikitin S.A., Ivanova T.I., Makhro I.G., Tskhadadze I.A., Popov Y.F., Chistyakov O.D., Vedernikov N.F. // Physics of the Solid State. 1997. 39, N 7.
18. Severin L., Gasche T., Brooks M.S.S., Johansson B. // Phys. Rev. B. 1993. 48, N 18. P. 13547.
19. Nikitin S.A., Nekrasova O.V., Ivanova T.I., Popov Yu.F., Torchinova R.S. // Phys. Solid State. 1991. 33, N 6. P. 1640.
20. Welter R., Venturini G., Malaman B. // J. Alloys Compounds. 1994. 206. P. 55.
21. Partü E.,Chabot B. Crystal Structures and Crystal Chemistry of Ternary Rare Earth - Transition Metal Borides, Silicides and Homologues. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. 1984, 6, ch. 48.
22. Buschow K.H.J. in Handbook of Supermagnets: Hard Magnetic Materials, Ed. by G. J. Long and F. Grandjean (Dordrecht: Kluwer Academic, 1991), Chap. 4, pp. 4967. NATO Adv. Study Inst. Ser., Ser. C, Vol. 331.
23. Nikitin S.A., Tereshina I.S. // Physics of the Solid State. 2003. 45, N 10. P. 1944.
Magnetocaloric Effect in GdMni_xTxSi (T = Ti, Fe, Co) Compounds S.A. Nikitin, I. A. Ovchenkovaa, M. E. Blinova, I.S. Tereshina
Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University. Moscow 119991, Russia E-mail: aovtchenkova@mail.ru
Direct measurements of the magnetocaloric effect (MCE) and calculations of the change in the magnetic part entropy of a large group of GdMn1-xTxSi (T = Ti, Fe, Co) compounds with a CeFeSi-type structure have been conducted. All compounds are ordered ferro- or ferrimagnetically in a wide temperature range from 120 to 390 K.
The peak MCE value (ATad ~ 1.1 K when the external magnetic field varies from 0 to 12 kOe) is observed for the GdFeSi compound. The resulting concentration dependences of Curie temperatures and MCE values are analyzed assuming that the magnetism of the 3d sublattice has a band character.
Keywords: intermetallic compounds, magnetic properties, magnetocaloric effect, band magnetism. PACS: 75.50.Bb, 75.30.Et, 75.50.Gg. Received 03 April 2022.
English version: Moscow University Physics Bulletin. 2022. 77, No. 4. Pp. 645-651.
Сведения об авторах
1. Никитин Сергей Александрович — доктор физ.-мат. наук, профессор; тел.: (495) 939-49-02, e-mail: nikitin@phys.msu.ru.
2. Овченкова Юлия Амирановна — канд. физ.-мат. наук, доцент; тел.: (495) 939-49-02, e-mail: ovtchenkova@mail.ru.
3. Блинова Марина Евгеньевна — студент; тел.: (495) 939-49-02, e-mail: blinova.marina@physics.msu.ru.
4. Теришина Ирина Семеновна — доктор физ.-мат. наук, вед. науч. сотрудник; тел.: (495) 939-42-43, e-mail: irina_tereshina@mail.ru.
