Co 掺杂 GdFeAsO 中 3d 与 4f 电子的中等相互作用及亚铁磁性

我们采用固相反应法合成了一系列 GdFe$_{1-x}$Co$_x$AsO 多晶样品（$0 \leq x \leq 1$），并通过电阻率 $\rho(T)$、磁化率 $\chi(T)$ 和比热 $C(T)$ 对其物理性质进行了系统研究。母体化合物 GdFeAsO 在约 130 K 处经历与 Fe 3d 电子相关的自旋密度波 (SDW) 相变，随后在 $T^\textup{Gd}_\textup{N} \approx$ 4 K 处发生 Gd 的反铁磁 (AFM) 相变。SDW 相变随 Fe/Co 取代而迅速被抑制，超导性出现在 $0.05 < x < 0.25$ 的狭窄掺杂范围内，在 $x = 0.1$ 附近显示出最高 $T_\textup{sc}$ $\approx$ 20 K。另一方面，Gd 的 4f 电子在整个掺杂浓度（$0 \leq x \leq 1$）内呈反铁磁有序，而 Co 3d 电子在 $x \approx 0.8$ 以上表现出铁磁 (FM) 相变，其居里温度 ($T^\textup{Co}_\textup{C}$) 在 GdCoAsO 中达到 75 K。这两种磁性物种（Gd 和 Co）反铁磁耦合，导致在富 Co 一侧的磁化率中呈现亚铁磁行为。对于 $0.7 \leq x < 1.0$，系统在 $T^\textup{Gd}_\textup{N}$ 以下可能发生磁重取向。