Магнитные и термодинамические свойства сплавов ZnGeAs2 - MnAs, как перспективных материалов для создания микрохолодильников на основе магнетокалорического эффекта

Нанотехнологии

Сплавы систем полупроводник-ферромагнетик образующих магнитогранулированные структуры с эффектом гигантского магнитосопротивления представляет интерес для создания микрохолодильников.

Для исследования характера взаимодействия ZnGeAs2-MnAs были приготовлены 4 образца: 2 образца, ZnGeAs2-MnAs 30 мол. % MnAs и ZnGeAs2-MnAs 40 мол. %, с магнитным фазовым переходом первого рода, и ZnGeAs2-MnAs 20 мол. % MnAs, ZnGeAs2-MnAs 30 мол. % с магнитным фазовым переходом второго рода. Синтез ZnGeAs2 проводили через промежуточное соединение ZnAs2 по методике [1]. MnAs готовили вакуумно-ампульным методом из высокочистых элементов As и Mn, взятых в стехиометрическом соотношении [2].

Для данных образцов проводилась Дифференциальная сканирующая колометрия (ДТК). Исследование термического поведения представленных образцов было проведено на установке METTLER TA4000 (Швейцария) в сканирующем режиме при нагревании  от 0 до +50 ⁰С со скоростью 2 ⁰С/мин. Охлаждение до исходной температуры проводилось парами жидкого азота с нелинейной скоростью в автоматическом режиме. Измерения проводились в атмосфере инертного газа (аргон ВЧ). Данная часть работы проводилась для нахождения температуры, при которой образцы из ферромагнитного состояния переходил в парамагнитное.

В дальнейшем изучении магнитных свойств, образцы были отправлены в Белоруссию, где были исследованы дальнейшие свойства: температуры Кюри исследуемых составов,  величины удельной намагниченности, магнитной восприимчивости и средних магнитных моментов (при 85К, 200К, 300К), температурный диапазон теплового гистерезиса и диапазон изменения удельной намагниченности при тепловом гистерезисе.

Наличие гигантского магнетокалорического эффекта в ZnGeAs2-MnAs, а также тот факт, что максимальное его значение наблюдается при нормальных условиях, представляют интерес для практического использования холодильных машин.

Работа выполнена в инициативном порядке, научный руководитель к.т.н. профессор Крутогин Д. Г., а так же д.х.н. профессор Маренкин С.Ф., с помощью которого, работа проводится Институте общей и неорганической химии им Н.С.Курнакова РАН.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Маренкин С.Ф. Фосфиды, арсениды цинка и кадмия. Минск, 2010. 224 с.
2. Маренкин С.Ф., Федорченко И.В., Трухан В.М. и др. // Журн. неорган. химии. 2015. Т. 60. No 12. C. 1723.