变磁性 MnPtSi 的复杂磁相图

本文报道了 MnPtSi 的磁性、热学、输运性质以及电子能带结构。MnPtSi 是一种金属，在 $T_{\mathrm{C}}=340$(1) K 发生铁磁转变，在 $T_{\mathrm{N}}=326$(1) K 发生自旋重取向转变进入反铁磁相。第一性原理电子结构计算表明，Mn 处于 $d^5$ 电子构型、具有 $J=S=3$/2 的未完全极化自旋态，这与有序态中 3~$\mu_{\mathrm{B}}$ 的饱和磁化强度以及观测到的顺磁有效磁矩一致。反铁磁相中可观的异常霍尔效应与计算研究共同表明该反铁磁结构是非共线的。基于热力学和电阻率数据我们构建了磁相图。低温下的磁化曲线 $M$($H$) 揭示了自旋翻转型的变磁转变。自旋翻转相在一个临界点终止，其 $T_{\mathrm{cr}}\approx 300$ K、$H_{\mathrm{cr}}\approx 10$ kOe，在该点附近观测到磁热熵变的峰值。利用 Arrott 图分析和磁电阻数据，我们认为该变磁转变属一级类型，而 $T_{\mathrm{N}}$ 对磁场的强烈依赖以及 $T_{\mathrm{N}}$ 与 $M^2$ 的线性关系暗示了其磁弹性本质。