Eu0.9M0.1TiO3(M=Ca,Sr,Ba,La,Ce,Sm)的磁性和磁热效应

摘要

EuTiO3是直接带隙半导体材料,在液氦温度附近呈现反铁磁性,且具有较大的磁熵变,但是当其转变为铁磁性时,可以有效提高低磁场下的磁熵变.本文通过元素替代,研究晶格常数的变化和电子掺杂对磁性和磁热效应的影响.实验采用溶胶凝胶法制备EuTiO3和Eu0.9M0.1TiO3 (M=Ca,Sr,Ba,La,Ce,Sm)系列样品.结果表明:大离子半径的碱土金属离子替代提高了铁磁性耦合,有利于提高低磁场下的磁热效应.电子掺杂可以抑制其反铁磁性耦合从而使其表现为铁磁性.当大离子半径的稀土La和Ce离子替代Eu离子时,既增大了晶格常数也实现了电子掺杂,表现出较强的铁磁性.在1T的磁场变化下,Eu0.9La0.1TiO3和Eu0.9Ce0.1TiO3的最大磁熵变分别为10.8和11 J/(kg.K),均大于EuTiO3的9.8 J/(kg.K);制冷能力分别为39.3和51.8 J/kg,相对于EuTiO3也有所提高.