Magnetocaloric effect of field-induced ferromagnet BaFeO

磁場誘起強磁性体BaFeOの磁気熱量効果

水牧 仁一朗*; 吉井 賢資  ; 林 直顕*; 齊藤 高志*; 島川 祐一*; 高野 幹夫*

Mizumaki, Masaichiro*; Yoshii, Kenji; Hayashi, Naoaki*; Saito, Takashi*; Shimakawa, Yuichi*; Takano, Mikio*

磁場誘起強磁性を示す新規ペロブスカイト鉄酸化物BaFeOの磁気熱量効果を調べた。この物質は、酸化物には珍しいFeという高い価数の鉄イオンを含む。この系の基底状態は反強磁性であるが、0.3T以上の磁場により鉄スピンが強磁性転移を示す。キュリー温度は111Kである。磁気熱量効果測定から、磁化が温度及び磁場変化の両方において、ほぼ可逆的な変化をすることを見いだした。すなわちヒステリシスがないため、熱損失のない効率的な冷却が可能な物質である。放射光磁気円二色性測定から、この性質は、Feイオンが実際はFeL(Lは酸素ホール)の状態となっており、この状態の磁気異方性が少ないことに起因する。冷却におけるエントロピー変化と冷却能力は、キュリー点近傍で5.8JkgK及び172Jkgと比較的大きかった。BaFeOは希土類を含まず、熱媒体となる水に耐性があることから、新しい磁気熱量物質として提案できる。

We have investigated the magnetocaloric effect (MCE) of a perovskite oxide, BaFeO, that shows ferromagnetism by the aid of a small external field of about 0.3 T below the Curie temperature T = 111 K. The magnetization is found to change almost reversibly in both field and temperature cycles. Hence, magnetic and thermal hysteretic losses are negligibly low during refrigeration, a property that is suitable for application. The reversible MCE is likely to arise from the absence of an orbital magnetic moment of Fe ions which are essentially in the FeL state (L: ligand hole). The magnetic entropy change and refrigerant capacity near the T are about 5.8 J kg K and about 172 J kg, respectively, both of which are comparable to those of ferromagnetic perovskite manganites. As BaFeO contains no rare metals and is stable against corrosion, the material can be regarded as a candidate refrigerant material.