Поиск новых материалов для магнитного охлаждения на основе низкоразмерных халькогенидов железа

Аннотация

Соединение Fe3Se4 является ферримагнетиком с температурой Кюри Tc ~ 314 – 320 К, проявляет высокую магнитную жесткость при низких температурах, а также является интересным объектом и с точки зрения исследования его магнитотепловых свойств, т.к. в нем обнаружена величина магнитокалорического эффекта, сопоставимая со значениями в манганитах. Ранее было также установлено, что приложение гидростатического давления приводит к уменьшению температуры магнитного упорядочения. В связи с этим целью данной работы являлось установление влияния замещения селена серой в соединении Fe3Se4 на его магнитные и магнитотепловые свойства. В работе по одностадийной методике проведен твердофазный синтез соединений Fe3Se4-ySy с содержанием серы до у = 0.75, выполнена рентгенографическая аттестация полученных образцов. Магнитные измерения синтезированных образцов совместо с образцами Fe3Se4-yTey (y = 0.05, 0.1) проведились с помощью СКВИД-магнитометра MPMS-XL-7 и вибромагнетометра Lake Shore VSM 7407 в интервале температур от 2 К до 1000 К и в магнитных полях до 50 кЭ. Для аттестации образцов дополнительно проведены стандартным четырехзондовым методом измерения температурных зависимостей электрического сопротивления. Из данных по намагниченности проведен расчёт магнитотепловых характеристик (изотермического изменения магнитной части энтропии и хладопроизводительности) в разных магнитных полях для соединений, в которых магнитный фазовый переход наблюдается в области комнатных температур. Показано, что изовалентное замещение по анионной подрешетке может быть использовано для оптимизации рабочего интервала температур.
Работа выполнена в учебно-научной лаборатории рентгеновской аттестации веществ и материалов на кафедре физики конденсированного состояния и наноразмерных систем ИЕНиМ.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (проект № FEUZ-2020-0054).