低温下金和银中钬的比热

金和银中稀钬合金的比热在优化带有封装的 $^{163}\textrm{Ho}$ 的低温微量热计（如为中微子质量实验 ECHo 所开发的那些）中起着重要作用。我们研究了原子浓度 $x_\textrm{Ho}=0.01\,\% - 4\,\%$ 的合金，温度范围为 $10\,\textrm{mK}$ 到 $800\,\textrm{mK}$。由于 $\textrm{Ho}^{3+}$ 离子的总角动量 $J=8$ 和核自旋 $I=7/2$ 较大，$\underline{\textrm{Au}}\textrm{:Ho}$ 和 $\underline{\textrm{Ag}}\textrm{:Ho}$ 的比热取决于多种相互作用的精细平衡，包括来自局域 4f 电子的贡献以及经由超精细分裂的核贡献。这使得难以通过数值方法精确确定这些材料的比热。相反，我们使用三套针对不同浓度和温度范围优化的实验装置来测量其比热。对六种钬合金的测量结果表明，这些材料的比热由一个大的肖特基反常主导，其最大值位于 $T\approx 250\,\textrm{mK}$，我们将其归因于超精细分裂和晶体场相互作用。钬原子之间的 RKKY 和偶极-偶极相互作用引起了额外的、依赖于浓度的效应。关于 ECHo，我们得出结论：对于 $T\leq 20\,\textrm{mK}$ 的典型工作温度，钬原子浓度 $x_\textrm{Ho}\gtrsim 1\,\%$ 的银钬合金最为合适。