铒基硼化物ErB2C的磁相变与磁热效应研究及其低温磁制冷应用潜力

本文系统研究了ErB2C化合物的低温磁相变（MPT）与磁热效应（MC），发现其在3.9 K和17.0 K处存在连续相变，并展现出卓越的磁熵变（-ΔSMmax达15.9 J/(kg·K)）和制冷容量（RC达284.4 J/kg）。该材料有望成为低温磁制冷（MR）领域的高性能候选材料，为稀土基功能材料开发提供重要参考。

　　

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Experimental and theoretical details

多晶ErB₂C样品通过电弧熔炼技术制备，采用高纯度（≥99.9 wt%）的Er片、B块和C粉作为前驱体。预合金锭在1000°C下退火15天。利用粉末X射线衍射（XRD）评估晶体结构，通过扫描电子显微镜（SEM）分析微观结构和元素分布。

Results and discussion

图1(a)显示ErB₂C的XRD图谱与Rietveld精修结果，证实其具有四方晶系结构（空间群P42/mbc，No. 135）。精修指标R_p、R_wp和R_exp分别低至6.75%、9.71%和1.99%，表明结构模型合理。约15°处存在未标定衍射峰，归因于微量杂质相。

Conclusions

本研究通过实验与理论计算揭示ErB₂C存在两个连续低温磁相变（MPT），并实现显著常规与逆磁热效应（MC）。在0?7 T磁场变化下，其最大磁熵变（-ΔS_M^max）、制冷容量（RC）和平均熵变（TEC(5)）分别达到15.9 J/(kg·K)、284.4 J/kg和15.3 J/(kg·K），表明该材料在低温磁制冷（MR）应用中具有重要潜力。