GdCo$_{1-x}$Fe$_x$AsO ($x = 0, 0.05$) 中的磁晶各向异性效应

通过对电阻率 $\rho(T,H)$、磁化率 $\chi(T,H)$、等温磁化曲线 $M(H)$ 和比热 $C(T,H)$ 的系统性研究，建立了多晶化合物 GdCo$_{1-x}$Fe$_x$AsO ($x = 0$ 和 $0.05$) 的温度-磁场 ($T$-$H$) 相图。GdCoAsO 经历两个长程磁转变：Co $3d$ 电子的铁磁 (FM) 转变 ($T_\textup{C}^\textup{Co}$) 和 Gd $4f$ 电子的反铁磁 (AFM) 转变 ($T_\textup{N}^\textup{Gd}$)。对于 Fe 掺杂样品 ($x=0.05$)，在 $T_\textup{N}^\textup{Gd}$ 以下发生一个额外的磁重取向转变，这可能与 Co 磁矩相关。Gd 和 Co 两种磁性组分反铁磁耦合，导致磁化率中呈现亚铁磁 (FIM) 行为。随着温度降低 ($T < T_\textup{C}^\textup{Co}$)，磁晶各向异性通过将磁矩对齐到各晶粒的局域易轴而破坏 Co 的 FM 序，从而在 $T_\textup{R}^\textup{Co}$ 引发自旋重取向转变。施加磁场时，$T_\textup{R}^\textup{Co}$ 单调降至更低温度，而 $T_\textup{N}^\textup{Gd}$ 对外场相对稳健。另一方面，施加的磁场通过一级重取向转变将晶粒的磁化强度从局域易方向拉向场方向，且转变场 ($H_\textup{M}$) 随温度冷却而增大。