纳米级Ni2MnIn薄膜的磁性与输运特性：面向自旋电子学和磁制冷应用的突破性研究

本文系统研究了Ni2MnIn Heusler合金薄膜的磁性与输运特性，揭示了其在室温附近具有立方L21结构、二级铁磁-顺磁相变（TC≈310 K）及负磁阻效应。通过临界指数和磁熵分析证实其符合平均场理论的长程铁磁有序，磁热效应（MCE）和低场强下显著磁电阻（MR）特性，为开发无稀土磁制冷材料和自旋电子器件提供了新思路。

　　

Highlight

Ni₂MnIn Heusler合金因其独特的磁性与输运特性成为研究热点。该合金具有立方L2₁晶体结构，在310 K附近呈现二级铁磁-顺磁相变。磁测量显示其长程铁磁有序符合平均场理论，临界指数和磁熵分析进一步佐证了这一结论。电阻率测量表明低温下呈典型金属行为，在相变温度后电阻率下降，归因于磁散射减弱。负磁阻效应随磁场增强而显著，暗示自旋相关散射的抑制。这些特性结合显著的磁热效应，使其成为自旋电子学和磁制冷应用的潜力材料。

Experimental details

采用分子束外延（MBE）技术制备30 nm Ni₂MnIn薄膜：以Si(100)为基底，沉积15 nm MgO缓冲层后，在523 K温度下生长合金薄膜，并通过773 K原位退火3小时优化结构。

Crystal structure

X射线衍射显示薄膜具有Fm^ˉ3m空间群的L2₁立方结构，(111)和(200)峰证实了有序相的存在。实验数据与VESTA软件模拟高度吻合，但峰宽暗示可能存在纳米晶效应或应力。

Conclusion

研究证实纳米级Ni₂MnIn薄膜具有室温L2₁结构和310 K二级相变特性。朗道理论适用于描述其磁熵变行为，临界分析揭示了长程铁磁有序机制，为开发低滞后、宽温区磁制冷器件提供了理论基础。