CrI$_3$单晶中的各向异性磁热效应

我们报道了对块体CrI$_3$单晶的直流磁化与交流磁化率以及各向异性磁热效应的系统研究。在居里温度$T_c$稍下方观察到第二级磁相变,表明存在两步磁有序。低温热退磁可由自旋波模型而非单粒子模型很好地拟合,证实了其局域磁性。由热容分析在高达9 T磁场下得到最大磁熵变$-\Delta S_M^{max} \sim 5.65$ J kg$^{-1}$ K$^{-1}$以及相应的绝热温度变化$\Delta T_{ad} \sim 2.34$ K。通过等温磁化进一步研究了$\Delta S_M(T,H)$的各向异性,表明在5 T磁场变化下$ab$平面与$c$轴之间$-\Delta S_M^{max}$的差异达到最大值$\sim$ 1.56 J kg$^{-1}$ K$^{-1}$。通过对$\Delta S_M$的标度分析,重新标度的$\Delta S_M(T,H)$曲线塌缩到一条普适曲线上,表明磁相变为二级类型。此外,$-\Delta S_M^{max}$遵循$H^n$的幂律,其中$n = 0.64(1)$,相对制冷功率RCP依赖于$H^m$,其中$m = 1.12(1)$。