Skip to main content
Erschienen in: Journal of Electronic Materials 9/2021

19.06.2021 | Original Research Article

Magnetocaloric and Scaling Behavior of Gd at High Magnetic Fields up to 140 kOe

verfasst von: T. L. Phan, B. W. Lee, W. H. Shon, J. S. Rhyee, Dimitar N. Petrov, N. T. Dang

Erschienen in: Journal of Electronic Materials | Ausgabe 9/2021

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

We have studied the impact of high fields (up to 140 kOe) on the magnetic and magnetocaloric properties of bulk Gd metal around the Curie temperature (TC). The results indicated that high field application above 20 kOe remarkably enhances TC and the width of the phase transition. The maximum magnetic entropy change (ΔSmax), relative cooling power (RCP), and the full width at half maximum (FWHM) of a temperature-dependent magnetic entropy change (|ΔSm|) curve (δTFWHM) also increase with increasing the field H. With H = 140 kOe, Gd at TC shows the largest |ΔSmax| and δTFWHM values of ~17.5 J/kg K and 120.4 K, respectively, corresponding to an extremely large RCP value of ~2112 J/kg. Analyzing the M(H) and |∆Sm(H)| data and a magnetic-order-related parameter, N(T, H), we have also found that Gd exhibits a second-order phase transition and short-range magnetic order, in accordance with previous critical behavior studies.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat N.N. Greenwood, and A. Earnshaw, Chemistry of the Elements (Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997). N.N. Greenwood, and A. Earnshaw, Chemistry of the Elements (Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997).
2.
Zurück zum Zitat G.K. Samudrala, G.M. Tsoi, S.T. Weir, and Y.K. Vohra, High Press. Res. 34, 385 (2014).CrossRef G.K. Samudrala, G.M. Tsoi, S.T. Weir, and Y.K. Vohra, High Press. Res. 34, 385 (2014).CrossRef
3.
Zurück zum Zitat H. Hua, Y.K. Vohra, J. Akella, S.T. Weir, R. Ahuja, and B. Johansson, Rev. High Pres. Sci. Tech. 7, 233 (1998).CrossRef H. Hua, Y.K. Vohra, J. Akella, S.T. Weir, R. Ahuja, and B. Johansson, Rev. High Pres. Sci. Tech. 7, 233 (1998).CrossRef
4.
Zurück zum Zitat T.P. Bertelli, E.C. Passamani, C. Larica, V.P. Nascimento, A.Y. Takeuchi, and M.S. Pessoa, J. Alloys Compd. 17, 203904 (2015). T.P. Bertelli, E.C. Passamani, C. Larica, V.P. Nascimento, A.Y. Takeuchi, and M.S. Pessoa, J. Alloys Compd. 17, 203904 (2015).
5.
6.
Zurück zum Zitat N.T. Dang, D.P. Kozlenko, D.N. Petrov, J. Ćwik, G. Kim, W.H. Shon, J.S. Rhyee, S.C. Yu, and T.L. Phan, J. Appl. Phys. 125, 153903 (2019).CrossRef N.T. Dang, D.P. Kozlenko, D.N. Petrov, J. Ćwik, G. Kim, W.H. Shon, J.S. Rhyee, S.C. Yu, and T.L. Phan, J. Appl. Phys. 125, 153903 (2019).CrossRef
7.
8.
Zurück zum Zitat U. Stetter, M. Farle, K. Baberschke, and W.G. Clark, Phys. Rev. B 45, 503 (1992).CrossRef U. Stetter, M. Farle, K. Baberschke, and W.G. Clark, Phys. Rev. B 45, 503 (1992).CrossRef
9.
Zurück zum Zitat S.Y. Dan’kov, A.M. Tishin, V.K. Pecharsky, K.A. Gschneidner Jr., Phys. Rev. B 57, 3478 (1998). S.Y. Dan’kov, A.M. Tishin, V.K. Pecharsky, K.A. Gschneidner Jr., Phys. Rev. B 57, 3478 (1998).
10.
Zurück zum Zitat M. Colarieti-Tosti, S.I. Simak, R. Ahuja, L. Nordström, O. Eriksson, D. Åberg, S. Edvardsson, and M.S.S. Brooks, Phys. Rev. Lett. 91, 157201 (2003).CrossRef M. Colarieti-Tosti, S.I. Simak, R. Ahuja, L. Nordström, O. Eriksson, D. Åberg, S. Edvardsson, and M.S.S. Brooks, Phys. Rev. Lett. 91, 157201 (2003).CrossRef
11.
Zurück zum Zitat K.K. Aliev, I.K. Kamilov, and A.M. Omarov, Sov. Phys. JETP 67, 2262 (1988). K.K. Aliev, I.K. Kamilov, and A.M. Omarov, Sov. Phys. JETP 67, 2262 (1988).
12.
14.
15.
Zurück zum Zitat V. Franco, J.S. Blázquez, B. Ingale, and A. Conde, Annu. Rev. Mater. Res. 42, 305 (2012).CrossRef V. Franco, J.S. Blázquez, B. Ingale, and A. Conde, Annu. Rev. Mater. Res. 42, 305 (2012).CrossRef
16.
Zurück zum Zitat O. Gutfleisch, M.A. Willard, E. Brück, C.H. Chen, S.G. Sankar, and J.P. Liu, Adv. Mater. 23, 821 (2011).CrossRef O. Gutfleisch, M.A. Willard, E. Brück, C.H. Chen, S.G. Sankar, and J.P. Liu, Adv. Mater. 23, 821 (2011).CrossRef
18.
Zurück zum Zitat V.K. Pecharsky, and K.A. Gschneidner Jr., Phys. Rev. Lett. 78, 4494 (1997).CrossRef V.K. Pecharsky, and K.A. Gschneidner Jr., Phys. Rev. Lett. 78, 4494 (1997).CrossRef
19.
20.
Zurück zum Zitat L. Zhang, M. Bao, Q. Zheng, L. Tian, and J. Du, AIP Adv. 6, 035220 (2016).CrossRef L. Zhang, M. Bao, Q. Zheng, L. Tian, and J. Du, AIP Adv. 6, 035220 (2016).CrossRef
21.
Zurück zum Zitat S.A. Nikitin, T.I. Ivanova, A.I. Zvonov, Y.S. Koshkid’ko, J. Ćwik, and K. Rogacki, Acta Mater. 161, 331 (2018).CrossRef S.A. Nikitin, T.I. Ivanova, A.I. Zvonov, Y.S. Koshkid’ko, J. Ćwik, and K. Rogacki, Acta Mater. 161, 331 (2018).CrossRef
22.
Zurück zum Zitat L. Xu, C. Qian, Y. Ai, T. Su, X. Hou, Materials J. 128, 287 (2019). L. Xu, C. Qian, Y. Ai, T. Su, X. Hou, Materials J. 128, 287 (2019).
23.
Zurück zum Zitat J.J. Mboukam, M.B. Tchoula Tchokonté, A.K.H. Bashir, B.M. Sondezi, B.N. Sahu, A.M. Strydom, and D. Kaczorowski, J. Alloys Compd. 814, 152228 (2020).CrossRef J.J. Mboukam, M.B. Tchoula Tchokonté, A.K.H. Bashir, B.M. Sondezi, B.N. Sahu, A.M. Strydom, and D. Kaczorowski, J. Alloys Compd. 814, 152228 (2020).CrossRef
24.
25.
26.
Zurück zum Zitat Y.S. Koshkid’ko, J. Ćwik, T.I. Ivanova, S.A. Nikitin, M. Miller, and K. Rogacki, J. Mag. Mag. Mater. 433, 234 (2017).CrossRef Y.S. Koshkid’ko, J. Ćwik, T.I. Ivanova, S.A. Nikitin, M. Miller, and K. Rogacki, J. Mag. Mag. Mater. 433, 234 (2017).CrossRef
27.
Zurück zum Zitat T.L. Phan, P.S. Tola, N.T. Dang, J.S. Rhyee, W.H. Shon, and T.A. Ho, J. Magn. Magn. Mater. 441, 290 (2017).CrossRef T.L. Phan, P.S. Tola, N.T. Dang, J.S. Rhyee, W.H. Shon, and T.A. Ho, J. Magn. Magn. Mater. 441, 290 (2017).CrossRef
28.
Zurück zum Zitat P. Sarkar, P. Mandal, A.K. Bera, S.M. Yusuf, L.S. Sharath Chandra, V. Ganesan, Phys. Rev. B 78, 012415 (2008). P. Sarkar, P. Mandal, A.K. Bera, S.M. Yusuf, L.S. Sharath Chandra, V. Ganesan, Phys. Rev. B 78, 012415 (2008).
30.
Zurück zum Zitat A.M. Tishin, and Y.I. Spichkin, The magnetocaloric effect and its applications (Bristol: IOP Publishing Ltd, 2003).CrossRef A.M. Tishin, and Y.I. Spichkin, The magnetocaloric effect and its applications (Bristol: IOP Publishing Ltd, 2003).CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Y. Wang, D. Guo, B. Wu, S. Geng, and Y. Zhang, J. Magn. Magn. Mater. 498, 166179 (2020).CrossRef Y. Wang, D. Guo, B. Wu, S. Geng, and Y. Zhang, J. Magn. Magn. Mater. 498, 166179 (2020).CrossRef
32.
Zurück zum Zitat X. Zhang, M. Qian, S. Miao, R. Su, Y. Liu, L. Geng, and J. Sun, J. Alloys Compd. 656, 154 (2016).CrossRef X. Zhang, M. Qian, S. Miao, R. Su, Y. Liu, L. Geng, and J. Sun, J. Alloys Compd. 656, 154 (2016).CrossRef
33.
Zurück zum Zitat V. Franco, J.S. Blazquez, and A. Conde, Appl. Phys. Lett. 89, 222512 (2006).CrossRef V. Franco, J.S. Blazquez, and A. Conde, Appl. Phys. Lett. 89, 222512 (2006).CrossRef
35.
36.
Zurück zum Zitat T.L. Phan, N.T. Dang, T.A. Ho, T.V. Manh, T.D. Thanh, C.U. Jung, B.W. Lee, A.T. Le, A.D. Phan, and S.C. Yu, J. Alloys Compd. 657, 818 (2016).CrossRef T.L. Phan, N.T. Dang, T.A. Ho, T.V. Manh, T.D. Thanh, C.U. Jung, B.W. Lee, A.T. Le, A.D. Phan, and S.C. Yu, J. Alloys Compd. 657, 818 (2016).CrossRef
37.
Zurück zum Zitat L.A. Burrola-Gandara, C.R. Santillan-Rodriguez, F.J. Rivera-Gomez, R.J. Saenz-Hernandez, M.E. Botello-Zubiate, and J.A. Matutes-Aquino, J. Appl. Phys. 117, 17D144 (2015).CrossRef L.A. Burrola-Gandara, C.R. Santillan-Rodriguez, F.J. Rivera-Gomez, R.J. Saenz-Hernandez, M.E. Botello-Zubiate, and J.A. Matutes-Aquino, J. Appl. Phys. 117, 17D144 (2015).CrossRef
38.
Zurück zum Zitat Y.F. Chen, F. Wang, B.G. Shen, F.X. Hu, J.R. Sun, G.J. Wang, and Z.H. Cheng, J. Phys.: Condens. Matter 15, L161 (2003). Y.F. Chen, F. Wang, B.G. Shen, F.X. Hu, J.R. Sun, G.J. Wang, and Z.H. Cheng, J. Phys.: Condens. Matter 15, L161 (2003).
39.
Zurück zum Zitat F.X. Hu, B.G. Shen, J.R. Sun, Z.H. Cheng, G.H. Rao, and X.X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 78, 3675 (2001).CrossRef F.X. Hu, B.G. Shen, J.R. Sun, Z.H. Cheng, G.H. Rao, and X.X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 78, 3675 (2001).CrossRef
40.
41.
Zurück zum Zitat T. Krenke, E. Duman, M. Acet, E.F. Wassermann, X. Moya, L. Mañosa, and A. Planes, Nat. Mater. 4, 450 (2005).CrossRef T. Krenke, E. Duman, M. Acet, E.F. Wassermann, X. Moya, L. Mañosa, and A. Planes, Nat. Mater. 4, 450 (2005).CrossRef
42.
Zurück zum Zitat O. Tegus, E. Brück, K.H.J. Buschow, and F.R. de Boer, Nature 415, 150 (2002).CrossRef O. Tegus, E. Brück, K.H.J. Buschow, and F.R. de Boer, Nature 415, 150 (2002).CrossRef
43.
Zurück zum Zitat N.T. Trung, V. Biharie, L. Zhang, L. Caron, K.H.J. Buschow, and E. Brück, Appl. Phys. Lett. 96, 162507 (2010).CrossRef N.T. Trung, V. Biharie, L. Zhang, L. Caron, K.H.J. Buschow, and E. Brück, Appl. Phys. Lett. 96, 162507 (2010).CrossRef
Metadaten
Titel
Magnetocaloric and Scaling Behavior of Gd at High Magnetic Fields up to 140 kOe
verfasst von
T. L. Phan
B. W. Lee
W. H. Shon
J. S. Rhyee
Dimitar N. Petrov
N. T. Dang
Publikationsdatum
19.06.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electronic Materials / Ausgabe 9/2021
Print ISSN: 0361-5235
Elektronische ISSN: 1543-186X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11664-021-09049-6

Weitere Artikel der Ausgabe 9/2021

Journal of Electronic Materials 9/2021 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt