Co 掺杂 FeGa$_3$ 中局域磁性与巡游磁性的相互作用

通过电阻率、磁化率、从头算能带结构计算以及 $^{69,71}$Ga 核的核自旋 - 晶格弛豫 $1/T_1$，研究了固溶体 Fe$_{1-x}$Co$_x$Ga$_3$ 中用 Co 替代 Fe 引起的电子结构和磁性质的演化。电阻率的温度依赖性表明，Fe$_{1-x}$Co$_x$Ga$_3$ 系统从半导体态到金属态的演化发生在 $0.025<x<0.075$ 区间。在 $2\!-\!300$ K 的宽温区内，研究了浓度 $x = 0.0,$ $0.5,$ 和 $1.0$ 时 $^{69,71}(1/T_1)$ 随温度的变化。在母体半导体化合物 FeGa$_3$ 中，$^{69}(1/T_1)$ 的温度依赖性在 $T\!\sim\!6$ K 附近表现出巨大的极大值，表明带隙态的存在。相反的二元化合物 CoGa$_3$ 表现出金属 Korringa 行为，即 $1/T_1$ $\propto T$。在 Fe$_{0.5}$Co$_{0.5}$Ga$_3$ 中，由于自旋涨落，弛豫显著增强并遵循 $1/T_1\propto T^{1/2}$，这是弱反铁磁和近反铁磁金属的独特特征。这种巡游反铁磁行为与磁化测量结果（显示具有约 0.7 $\mu_B$/f.u. 较低有效矩的局域磁性）以及从头算能带结构计算（预测具有 0.5 $\mu_B$/f.u. 有序矩的铁磁态）形成对比。结果在局域磁性与巡游磁性相互作用的框架下进行讨论，包括带隙态和自旋涨落。