纯量子磁性 Yb$_3$Ga$_5$O$_{12}$ 与稀释合金的磁热效应

研究了量子二极磁体 Yb$_3$Ga$_5$O$_{12}$ 的磁热效应，既针对纯材料，也针对非磁性取代物：$(Yb_{1-x}Y_x)_3Ga_5O_{12}$。对单晶 $x=0$ 以及 $x=0.2$ 和 $0.4$ 的粉末样本在温度范围 70 mK 至 300 K 和磁场最高达 8 T 时进行了磁化测量。从磁化数据推导出磁热力学熵变 $\Delta S_m$，作为绝热去磁制冷的关键性能指标。$x=0.2$ 样品显示出与纯合物相当的体积熵变，甚至在低场时增强。相比之下，40% 稀释样品显示出减弱的效应，符合常规稀释模型的预期。Curie-Weiss 定律拟合显示两组稀释样本都具有正 Curie 温度，表明铁磁关联性仍然存在。磁热响应在中等程度稀释下的鲁棒性突显了 YbGG 基体材料在低温磁制冷应用中的潜力，尤其是在通过化学取代而不牺牲制冷功率的前提下，有望解决热导挑战问题。