准笼状结构化合物PrFe$_2$Al$_8$中的磁有序与晶体场效应

化合物PrFe$_2$Al$_8$具有由以过渡金属Fe和稀土Pr为中心的Al多面体堆积形成的三维网络结构。沿 $c$ 轴，Fe和Pr形成链，彼此被Al网络隔开。本文通过分析磁化强度和比热数据研究PrFe$_2$Al$_8$中的磁性和晶体电场效应。在dc磁化率和ac磁化率数据中，Pr晶格的磁相变在 $T^{Pr}_{N}\approx$ 4~K 处被确认。在2~K，磁化等温线呈现铁磁饱和，但未能达到Pr$^{3+}$的全自旋仅铁磁矩。在2~K磁化曲线中存在变磁阶跃状低场特征，显示随场冷材料而移动。围绕 $T^{Pr}_{N}$ 的Arrott图显示“S”形特征，暗示非均匀磁态。由比热估计的磁熵 $S_m$ 在 $T_{N2}$ 输出 $R$ ln(2) 值，暗示Pr$^{3+}$的双重态。磁比热用适用于 $J$ = 4的Pr$^{3+}$ 离子的9能级Schottky方程建模。鉴于Pr$^{3+}$的晶体电场情况，从比热推断双重态并随之长程磁有序是意外结果。