非计量比Mn_(1.25)Fe_xP_(0.5)Si_(0.5)系列化合物的结构及磁性

用机械合金化和固相烧结的方法制备了Mn_(1.25)Fe_xP_(0.5)Si_(0.5)(x=0.6,0.63,0.65,0.67,0.7,0.75)系列化合物,研究了其结构及磁性。结果表明,该系列化合物的主相均为Fe2P型六角结构,空间群为P-62m;并且随着Fe含量的增加,热滞先减小后增大,居里温度先升高后降低。当Fe的含量为0.65时,热滞最小为1 K,且居里温度最高275 K。当Fe含量为0.63时,化合物的磁熵变最大,在1.5 T的外磁场下的最大磁熵变为10.0 J/kg·K。     

Mn_(1.27)Fe_(0.68)P_(0.44)Si_(0.56)化合物的结构与磁热效应

采用机械合金化工艺制备了非计量比Mn1.27Fe0.68P0.44Si0.56化合物,并利用X射线衍射(XRD)、磁性测量仪研究了样品的晶体结构和磁性能。室温XRD分析结果表明,样品呈单相Fe2P型六角晶体结构。磁测量结果表明该化合物的居里温度为297 K,热滞为2K,0-1.5 T外磁场下的最大磁熵变为5.0 J/kg·K。比热测量(DSC)结果表明该化合物升温的吸热峰出现在295K,热滞为2.1K,与磁测量结果基本一致。可见DSC方法可以快速准确地确定样品的相变与热滞。     

Mn1.27Fe0.68P0.448i0.56化合物的结构与磁热效应

采用机械合金化工艺制备了非计量比Mn1.27Fe0.68P0.44Si0.56化合物,并利用X射线衍射(XRD)、磁性测量仪研究了样品的晶体结构和磁性能.室温XRD分析结果表明,样品呈单相Fe2P型六角晶体结构.磁测量结果表明该化合物的居里温度为297 K,热滞为2K,0-1.5T外磁场下的最大磁熵变为5.0 J/kg·K.比热测量(DSC)结果表明该化合物升温的吸热峰出现在295K,热滞为2.1K,与磁测量结果基本一致.可见DSC方法可以快速准确地确定样品的相变与热滞.     

Mn1.2Fe0.8-xCoxP0.48Si0.52化合物磁热效应研究

用机械合金化方法制备了Mn12Fe0.8-xCoxP0.48Si0.52 (x=0,0.01,0.03和0.05)化合物.对比研究了用少量Co替代Fe对Mn1.2Fe0.8P0.48Si0.52化合物磁热效应的影响.X射线衍射和扫描电镜观测表明,不同Co替代量化合物的主相呈Fe2P型六角结构,此外含有少量的(Fe,Mn...     

La_(1-x)Ce_xFe_(11.41)Mn_(0.29)Si_(1.3)H_y粘结化合物的磁热效应

使用工业纯度原材料制备了La_(1-x)Ce_xFe_(11.41)Mn_(0.29)Si_(1.3)(x=0.0,0.1,0.2和0.3)系列化合物,通过饱和吸氢得到粉末氢化物,然后使用粘结低温烧结制备出块体氢化物。结果表明:粘结化合物的相结构仍然为Na Zn13型立方结构,存在第二相a-Fe。M-T曲线表明粘结化合物由铁磁态到顺磁态的转变温区变宽,由外磁场导致的巡游电子变磁转变特性明显减弱。而且居里温度T_C随Ce含量x的增加而减少。在0~1.5T外磁场下粘结化合物在T_C附近的最大磁熵变分别为6.55,7.46,7.78和8.88 J/(kg·K),与金属Gd最大磁熵变3.3 J/(kg·K)相比大2倍左右。而最大绝热温变分别为2.4,2.6,2.6和2.8 K,表明随着Ce含量的增加绝热温变与最大磁熵变均在增大。与未粘结前的合金相比,粘结后的块状化合物具有较高的强度和硬度。     

Gd55Fe30P15非晶条带的磁热效应

采用熔体快淬法制备了Gd55Fe30P15合金条带,利用X射线衍射仪(XRD)分析了合金的相结构,通过综合物性测量系统(PPMS)研究了合金的居里温度及磁热效应。研究结果表明,Gd55Fe30P15合金条带是完全的非晶态,其居里温度TC为240K,在居里温度附近发生的磁性转变为二级相变;在5T外场下,最大等温磁熵变为2.73 J/kg.K,低场下,在185～295K宽温区出现一个磁熵变平台;高场下185～270K宽温区出现一个磁熵变平台,从而能够满足磁Ericsson型磁制冷机的要求。     

合金Pr_(0.15)Tb_(0.30)Dy_(0.55)Fe_(1.85)C_x的结构和磁致伸缩

用电弧炉熔炼法制备了Pr0.15Tb0.30Dy0.55Fe1.85Cx(x=0.0~0.1)合金。分别采用X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和应变仪分析了合金的结构、居里温度和磁致伸缩。研究发现,所有样品均呈现单一MgCu2型Laves相结构;随C含量的增加,晶格常数增大、居里温度增高;C元素的引入,对合金的磁致伸缩和磁晶各向异性能产生了一定的影响。     

La(Fe,Si)_(13)/Ag复合材料的结构及热磁性能研究

La(Fe,Si)13化合物是一种高性能的磁制冷材料,具有制备简单、绿色环保等优点,但同时也兼有力学性能差、热导率低的缺点。本研究采用了一种化学沉积的复合方法,用银包覆镧铁硅合金粉末制备La(Fe,Si)13/Ag化合物。结果表明:La(Fe,Si)13/Ag复合材料的热导率和致密度得到极大改善,并保持了较高的磁制冷性能。     

稀磁半导体化合物Zn_(1-x)Mn_xO的制备和表征

用固相法合成了Zn1-xMnxO(x=0.03、0.05、0.08、0.10、0.15)系列化合物,利用X射线衍射、红外光谱、磁强计和荧光光谱对该系列化合物的结构和磁性进行了表征。结果表明,锰离子进入了Zn O的晶格中,形成了纤锌矿型的固熔体,空间群位P63mc,晶格参数和体积随着锰掺入量先增加而后降低,每个Mn2+离子的磁矩随着锰含量增加而降低。荧光光谱分析表明锰离子掺入使得近带边缺陷电子跃迁光谱消失,并且随着锰离子掺入量增加缺陷数目降低。     

Nd_2Fe_(14)B/α-Fe双层膜和多层梯度膜磁反转过程的微磁学模拟

利用微磁学有限差分计算方法,详细研究了软/硬磁层总厚度固定不变,结构的变化对Nd2Fe14B/α-Fe双层膜和Nd2Fe14B/α-Fe/Nd2Fe14B多层梯度膜的磁性能和磁反转过程的影响。结果表明,从双层膜变化到多层梯度膜的过程中,不同的结构具有不同的磁性能和磁反转过程;当结构优化为Nd2Fe14B(10 nm)/α-Fe(5 nm)/Nd2Fe14B(10 nm)多层梯度膜时,磁滞回线台阶消失,矫顽力大幅度降低。此结论对交换耦合梯度介质的实验设置具有一定的指导意义。     

金属间化合物SmFe10.5-xMnxMo1.5(x=2.5～5.0)的结构与磁性

利用真空电弧炉和真空热处理制备了SmFe10.5-xMnxMo1.5(x=2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0)化合物样品,采用粉末X射线衍射(XRD)和磁性能测量的方法,研究了Mn替代部分Fe对化合物的结构和磁性能的影响。XRD分析表明,SmFe10.5-xMnxMo1.5(x=3.0,3.5,4.0,4.5,5.0)化合物均为ThMn12型四方结构,晶格常数和单胞体积均随Mn含量的增加而单调增大。磁性能测量表明,样品的居里温度、饱和磁化强度和过渡金属亚晶格磁矩都随Mn含量的增加而下降。     

La-Co掺杂对锶铁氧体磁导率减落的影响

采用陶瓷法制备了La3 -Co2 取代的M型锶铁氧体Sr1-xLaxFe12-xCoxO19(x=0.05～0.2).用X射线衍射仪对粉末样品的结构进行了观测,磁导率减落测量用计算机辅助系统的阻抗自动测量仪(LCR电桥)来完成.系统地研究了La3 -Co2 取代对M型锶铁氧体结构和磁导率的影响.在80～500 K温度范围内进行去磁处理,测量结果用等时曲线表示,实验结果表明,在纯的M型锶铁氧体中没有发现磁导率减落现象,掺杂La3 -Co2 后的系列样品中均发现了较为明显的磁导率减落现象,在样品中观察到了三个吸收蜂,这证实了掺杂取代后有少量的Fe2 离子产生和杂质磁性Co2 离子进入六角晶体的晶位中.     

YFe10.5-xMnxMo1.5化合物的结构和磁性

利用X射线衍射和磁性测量研究了Mn替代Fe对YFe10.5Mo1.5金属间化合物的结构和磁性的影响。X射线衍射表明，YFe10.5-xMnxMo1.5(x=2.5，3．0，4.0，5.0)化合物均为ThMn12型四方结构，晶格常数和单胞体积均随Mn含量增加而单调增大。磁性测量表明，YFe10.5-xMnxMo1.5化合物的居里温度随Mn含量的增加而逐渐降低；在4．5K温度下，化合物的饱和磁化强度随Mn含量增加而减小。     

R2Fe17Mx化合物的磁性研究

用自旋极化的ＭＳ－Ｘα方法计算了Ｎｄ２Ｆｅ１７Ｎｘ（ｘ＝０，３）化合物中含哑铃Ｆｅ原子对的Ｆｅ８及含Ｎｄ原子的ＮｄＦｅ６原子簇的电子结构和磁矩。计算结果显示，Ｎｄ２Ｆｅ１７化合物在Ｆｅ（ｃ）和Ｆｅ（ｆ）间的分子轨道中，有三个奇宇称轨道呈现负交换耦合。通过比较α－Ｆｅ的ＭＳ－Ｘａ计算结果能够箐好地说明Ｒ２Ｆｅ１７化合物居里温度较低的原因。在化合物Ｎｄ２Ｆｅ１７Ｎ３中Ｆｅ（ｃ）－Ｆｅ（ｆ）间分子轨道只     

Al掺杂对Fe_2Si电子结构和磁学特性的影响

采用第一性原理的贋势平面波方法,计算了无掺杂和Al掺杂Fe_2Si体系的电子结构和磁学特性,并分析了Al掺杂对Fe_2Si体系电磁特性的影响。计算结果表明,未掺杂和Al掺杂Fe_2Si体系为半金属铁磁体,自旋向上的能带结构穿过费米面表现为金属特性,未掺杂Fe_2Si体系自旋向下的能带表现为间接带隙半导体特性,带隙值为0.464 eV;Al掺杂Fe_2Si体系自旋向下的能带表现为Z间的直接带隙半导体特性,带隙值为0.541 eV。Al掺杂使各原子磁矩和Fe_2Si体系的总磁矩均减小,体系的带隙值增加,相应的半金属隙也增加,并且使得体系自旋向下部分由间接带隙变为直接带隙半导体。Fe_2Si体系的半金属性和磁性主要来源于Fe-3d电子之间的d-d交换,Si-3p电子与Fe-3d电子之间的p-d杂化。综上所述,掺杂是调控半金属铁磁体Fe_2Si电磁特性的有效手段。     

STRUCTURE AND PROPERTIES OF EPITAXIAL THIN FILMS OF Bi2FeCrO6: A MULTIFERROIC MATERIAL POSTULATED BY AB-INITIO COMPUTATION

ABSTRACT

Experimental results on Bi₂FeCrO₆ (BFCO) epitaxial films deposited by laser ablation on SrTiO₃ substrates are presented. It has been theoretically predicted using first-principles density functional theory that BFCO is ferrimagnetic (with a magnetic moment of 2μ_B per formula unit) and ferroelectric (with a polarization of ～ 80 μ C/cm² at 0K). The crystal structure investigated using X-ray diffraction shows that the films are epitaxial with a high degree of crystallinity. Chemical analysis carried out by X-ray Microanalysis and X-ray Photoelectron Spectroscopy indicates the correct cationic stoichiometry in the BFCO layer, namely (Bi:Fe:Cr = 2:1:1). Cross-section high-resolution transmission electron microscopy images together with selected area electron diffraction confirm the crystalline quality of the epitaxial BFCO films with no identifiable foreign phase or inclusion. The multiferroic character of BFCO is proven by piezoresponse force microscopy (PFM) and magnetic measurements showing that the films exhibit ferroelectric and magnetic hysteresis at room temperature. The local piezoelectric measurements show the presence of ferroelectric domains and their switching at the sub-micron scale.