Co系Heusler合金的物性研究

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Heusler合金是三元金属间化合物,其化学配比为X<,2>YZ,具有高度有序的L2<,1>结构.由于Heusler合金具有许多潜在的应用功能,如铁磁形状记忆效应和铁磁半金属行为等,因而引起了越来越多的关注.该论文主要研究三种Co基Heusler合金Co<,2>TiSn、Co<,2>ZrSn和Co<,2>TiAl的磁性及输运性质.这些样品是用甩带方法制备的.我们用室温X射线粉末衍射来检查相结构和纯度,并确定晶格常数.用美国Quantum Design公司生产的Model 6000型物理性能测试系统(简称PPMS)的ACMS选项和电阻选项来测量磁化强度和电阻.PPMS的可控磁场达9T,测量温度范围为1.9K至350K.电阻和霍尔电阻率采用四端法.升温速率为5K/min.用美国TA公司生产的2920差示扫描量热仪测量相变潜热,升温速率为10K/min.X射线粉末衍射测量证实三种样品在室温下都是单相,具有高度有序的立方L2<,1>结构(空间群为Fm<->3m).Co<,2>TiSn和Co<,2>ZrSn的磁性很相近,低场中都为亚铁磁结构,高场时变为铁磁结构.低温时Co<,2>ZrSn的自发磁化强度遵循布洛赫T<3/2>定律,Co<,2>TiAl的自发磁化强度的平方和温度平方成正比,表明Co<,2>ZrSn具有局域特征而Co2TiAl具有巡游特征.Co<,2>TiSn、Co<,2>ZrSn和Co<,2>TiAl的电阻都表现出金属行为.其中Co<,2>TiSn和Co<,2>ZrSn低温电阻都出现异常,这种异常行为受温度和磁场的影响很大.霍尔效应中也观察到类似行为.这种行为可能是由超导杂质引起的.Co<,2>TiSn和Co<,2>ZrSn的正常霍尔系数和反常霍尔系数都与温度有关,而且Co<,2>TiSn的正常霍尔系数在整个温度范围符号发生变化,表明载流子类型发生变化.反常霍尔系数都和零场电阻率成正比,表明二种合金的反常霍尔效应都是由斜交散射产生的.低温时Co<,2>TiAl的电阻和温度的平方成正比,表明自旋涨落效应的存在.此外,在280K观察到一个相变,对其行为分析表明,此相变可能是结构相变.总之,这些合金的物理性质是很丰富的.研究它们的物性会对我们了解其它材料的性能有所启发,并为新合金的开发和制备提供参考.
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