The antiferromagnetic (AFM)-ferromagnetic (FM) conversion in martensite was observed in Mn/Ni-substitution upon FM elements, such as Fe or Co, in MnNiGe helical antiferromagnets. Here, we report an AFM-FM conversion and consequently a sharp magnetic-field-driven metamagnetic martensitic transformation from paramagnetic (PM) austenite to FM martensite in the Ni- and Mn-substituted MnNiGe alloys with indium, a non-magnetic and large-sized main group element. Accordingly, a giant magnetocaloric effect such that a twofold increase of the magnetic entropy change in MnNi0.92GeIn0.08 and even a nearly threefold increase in the Mn0.92NiGeIn0.08 alloy is obtained with respect to the MnNiGe0.95In0.05 alloy. The origin of AFM-FM conversion and resultantly sharp magnetic-field-induced PM-FM metamagnetic transformation is discussed based on the first-principles calculations and X-ray absorption spectroscopic results.

1.
A.
Barcza
,
Z.
Gercsi
,
K. S.
Knight
, and
K. G.
Sandeman
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
247202
(
2010
).
2.
W.
Bażela
,
A.
Szytula
,
J.
Todorović
,
Z.
Tomkowicz
, and
A.
Zieba
,
Phys. Status Solidi A
38
,
721
(
1976
).
3.
S.
Anzai
and
K.
Ozawa
,
Phys. Rev. B
18
,
2173
(
1978
).
4.
W.
Bażela
,
A.
Szytula
,
J.
Todorović
,
Z.
Tomkowicz
, and
A.
Zieba
,
Phys. Status Solidi A
64
,
367
(
1981
).
5.
S.
Nizioł
,
A.
Bombik
,
W.
Baela
,
A.
Szytuła
, and
D.
Fruchart
,
J. Magn. Magn. Mater.
27
,
281
(
1982
).
6.
H.
Fjellvåg
and
A. F.
Andresen
,
J. Magn. Magn. Mater.
50
,
291
(
1985
).
7.
C. L.
Zhang
,
D. H.
Wang
,
Q. Q.
Cao
,
Z. D.
Han
,
H. C.
Xuan
, and
Y. W.
Du
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
122505
(
2008
).
8.
C. L.
Zhang
,
D. H.
Wang
,
J.
Chen
,
T. Z.
Wang
,
G. X.
Xie
, and
C.
Zhu
,
Chin. Phys. B
20
,
097501
(
2011
).
9.
E. K.
Liu
,
Y.
Du
,
J. L.
Chen
,
W. H.
Wang
,
H. W.
Zhang
, and
G. H.
Wu
,
IEEE Trans. Magn.
47
,
4041
(
2011
).
10.
A.
Quetz
,
T.
Samanta
,
I.
Dubenko
,
M. J.
Kangas
,
J. Y.
Chan
,
S.
Stadler
, and
N.
Ali
,
J. Appl. Phys.
114
,
153909
(
2013
).
11.
E. K.
Liu
,
W. H.
Wang
,
L.
Feng
,
W.
Zhu
,
G. J.
Li
,
J. L.
Chen
,
H. W.
Zhang
,
G. H.
Wu
,
C. B.
Jiang
,
H. B.
Xu
, and
F. R.
de Boer
,
Nat. Commun.
3
,
873
(
2012
).
12.
E. K.
Liu
,
H. G.
Zhang
,
G. Z.
Xu
,
X. M.
Zhang
,
R. S.
Ma
,
W. H.
Wang
,
J. L.
Chen
,
H. W.
Zhang
,
G. H.
Wu
,
L.
Feng
, and
X. X.
Zhang
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
122405
(
2013
).
13.
S. C.
Ma
,
D.
Hou
,
F.
Yang
,
Y. L.
Huang
,
G.
Song
,
Z. C.
Zhong
,
D. H.
Wang
, and
Y. W.
Du
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
202412
(
2014
).
14.
P.
Dutta
,
D.
Das
,
S.
Chatterjee
,
S.
Pramanick
, and
S.
Majumdar
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
49
,
125001
(
2016
).
15.
L.
Caron
,
N. T.
Trung
, and
E.
Brück
,
Phys. Rev. B
84
,
020414(R)
(
2011
).
16.
L.
Caron
,
N. B.
Doan
, and
L.
Ranno
,
J. Phys.: Condens. Matter
29
,
075401
(
2017
).
17.
F. X.
Hu
,
B. G.
Shen
,
J. R.
Sun
,
Z. H.
Cheng
,
G. H.
Rao
, and
X. X.
Zhang
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
3675
(
2001
).
18.
O.
Tegus
,
E.
Brück
,
K. H. J.
Buschow
, and
F. R.
de Boer
,
Nature(London)
415
,
150
(
2002
).
19.
T.
Krenke
,
E.
Duman
,
M.
Acet
,
E. F.
Wassermann
,
X.
Moya
,
L.
Mañosa
, and
A.
Planes
,
Nat. Mater.
4
,
450
(
2005
).
20.
V. K.
Pecharsky
and
K. A.
Gschneidner
, Jr.
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
4494
(
1997
).
21.
Z.
Gercsi
and
K. G.
Sandeman
,
Phys. Rev. B
81
,
224426
(
2010
).
22.
K.
Momma
and
F.
Izumi
,
J. Appl. Crystallogr.
41
,
653
(
2008
).
23.
T.
Eriksson
,
L.
Bergqvist
,
T.
Burkert
,
S.
Felton
,
R.
Tellgren
,
P.
Nordblad
,
O.
Eriksson
, and
Y.
Andersson
,
Phys. Rev. B
71
,
174420
(
2005
).
24.
K. R.
Priolkar
,
D. N.
Lobo
,
P. A.
Bhobe
,
S.
Emura
, and
A. K.
Nigam
,
Europhys. Lett.
94
,
38006
(
2011
).
25.
P. A.
Bhobe
,
K. R.
Priolkar
, and
P. R.
Sarode
,
Phys. Rev. B
74
,
224425
(
2006
).
26.
P. A.
Bhobe
,
K. R.
Priolkar
, and
P. R.
Sarode
,
J. Phys.: Condens. Matter.
20
,
015219
(
2008
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.