MnFe(P,Si)化合物的磁热性能及电子输运性能的研究

摘要

综合对比各种室温磁制冷材料，MnFe(P,Si)系列化合物以其环境友好、性能优越、价格低廉、制备工艺成熟简单等优点脱颖而出。为了进一步提高它的商业应用价值，研究人员相继开展了大量深入细致的研究工作。本文作者通过实验，对Mn2-xFexP0.48Si0.56(x=0.55，0.60，0.65，0.70)系列化合物的物相结构、磁热性能、电子输运性能等做了一些研究和探索。
　　论文第一章简要综述了磁制冷技术的研究历程、磁制冷材料的研究进展，概述了室温磁制冷材料的选择依据及其应用前景。
　　第二章简要介绍了制备、测试Mn2-xFexP0.48Si0.56(x=0.55，0.60，0.65，0.70)系列化合物过程中用到的实验仪器、设备及一些软件，同时给出了测试流程。
　　第三章着重研究了Mn2-xFexP0.48Si0.56(x=0.55，0.60，0.65，0.70)系列化合物的物相结构、电镜能谱。实验结果表明:该系列化合物成相均匀，具有典型的Fe2P型六角结构、空间群为P-62m，晶格常数（a，c）随着Fe含量的变化而有规律地变化;通过扫描电镜进一步确定了XRD分析结果的准确性，经过能谱分析可知该系列化合物成相、结构单一，不存在杂相。
　　第四章重点研究了Mn2-xFexP0.48Si0.56(x=0.55，0.60，0.65，0.70)系列化合物的磁性与磁热效应。实验结果表明:随着Fe含量的增加，化合物的磁性增强，居里温度升高，最大等温磁熵变也在增加，热滞没有明显的变化规律;当x=0.70时，居里温度升至286.6K、外场变化1.5T时，最大等温磁熵变值为7.79J/kgK。随着温度的升高材料经历了铁磁到顺磁的一级相变，居里点附近没有发生场致变磁转变，综合看来该系列材料具有较好的磁热性能。
　　第五章重点研究了Mn2-xFexP0.48Si0.56(x=0.55，0.60，0.65，0.70)系列化合物的电子输运性能。实验结果表明:掺杂了半导体元素后材料的电阻率明显上升，掺杂比例不同，电阻率的变化也不相同，在温度为300K、零外磁场的条件下，该系列化合物的电阻率在(7.19～71.63)μmΩ之间变化。增大外场，电阻率也会明显上升;电阻率在小于居里温度的温区范围内呈现出典型的金属导电性，温度升高，电阻率发生突变，越过居里温度后电阻率急剧减小，电阻率的突变反映出材料的磁相发生了转变;当外场变化1.5T时，材料的磁电阻效应在4.86％～30％之间变化，过程中存在磁滞，磁滞没有明显的变化规律。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 磁制冷技术的研究背景

1．2 磁制冷原理

1．3 磁热效应的热力学基础

1．4 材料的电子输运理论基础

1．5 选择磁制冷材料的标准

1．6 磁制冷材料的研究历史与进展

1．7 室温磁制冷材料在实际应用中存在的问题

1．8 选题思路及研究内容

参考文献

第二章 实验仪器和实验方法

2．1 数据处理软件

2．2 样品制备仪器

2．3 样品性能测量仪器

2．4 主要原料及纯度

2．5 样品制备和性能测量流程

2．6 材料磁热性能的测量方法

2．7 材料电阻的测量方法

参考文献

第三章 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物的物相结构表征

3．1 引言

3．2 实验过程

3．3 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物的结构

3．3．1 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物的XRD分析

3．3．2 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物的电镜能谱分析

3．4 本章小结

参考文献

第四章 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物磁性与磁热效应

4．1 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物的M-T曲线

4．2 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物的M-B曲线

4．3 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物的Arrott曲线

4．4 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物升温过程中的磁熵变

4．5 本章小结

参考文献

第五章 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物的电子输运性能

5．1 引言

5．2 磁电阻效应

5．3 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物升温过程中的ρ-T曲线

5．4 Mn2-xFexP0．48Si0．56系列化合物的Δρ／ρ0-B曲线

5．5 本章小结

参考文献

致谢

攻读硕士期间取得的科研成果