Mn$_{1.4}$Fe$_{3.6}$Si$_{3}$ 中的负热膨胀与巡游铁磁性

我们报道了多晶 Mn$_{1.4}$Fe$_{3.6}$Si$_{3}$ 化合物在铁磁转变附近的热膨胀、临界行为、磁热效应（MCE）与磁电阻（$MR$）。在转变温度附近观察到大的负体积热膨胀（$\alpha_{\rm V}\sim -20 \times 10^{-6}$ K$^{-1}$），且 $ab$ 面内晶格参数呈现强各向异性变化。各向异性磁弹性源于磁有序与结构形变之间的竞争，这可能是该化合物在磁转变处产生大 MCE（$\Delta S_{\rm m} \simeq -6$ J/Kg-K）的原因。在转变温度处还观察到大而负的 $MR$（在 80 kOe 下 $\sim -3\%$），可归因于自旋无序的抑制。此外，Rhodes-Wolfarth 比（RWR $> 1$）以及 $MR$ 与 MCE 等温线的相同场依赖关系表明 $3d$ 电子的巡游特性。由磁化与 MCE 分析确定的临界指数与具有长程交换相互作用的准二维（2D）Ising 模型一致，其相互作用随 $J(r)\sim r^{-3.41}$ 衰减。这种具有长程相互作用的非常规准二维 Ising 特性可归因于所研究化合物中强的 $ab$ 面各向异性和离域 $3d$ 电子。