量子科技中心_量科网

化学替代是调节稀土氧化物中磁有序和磁热性能的有效途径，可应用于低温制冷领域。本研究系统研究了多晶锆石型Gd₁₋ₓErₓVO₄（x=0, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75）的结构演变、磁学性质及磁热效应。粉末X射线衍射证实所有样品均结晶为四方锆石结构，未检测到杂质相。较小半径的Er³⁺离子取代Gd³⁺后，晶格发生系统性收缩，并改变了稀土亚晶格的磁行为。特别地，磁有序温度从GdVO₄的3.65(2) K降至Gd₀.₉Er₀.₁VO₄的2.76(2) K，同时母体化合物中类自旋翻转的场致异常现象减弱。低浓度Er取代相应地改善了低温磁热性能，Gd₀.₉Er₀.₁VO₄在μ₀ΔH=7T下最大磁熵变达到45.1 J kg⁻¹ K⁻¹。这些结果表明，微量Er取代可有效调控交换相互作用、偶极耦合和磁各向异性之间的竞争，优化锆石型稀土钒酸盐中磁有序与可用自旋熵之间的平衡，这对开发高效低温制冷材料至关重要。