In this study, the influence of interstitial C atoms on the magnetostructural transformation and magnetocaloric effect in MnNi0.77Fe0.23GeCx (x = 0, 0.02, and 0.03) compounds has been investigated. The introduction of C atoms into the interstitial sites of the MnNi0.77Fe0.23Ge compounds leads to the enhanced stability of the orthorhombic phase, thus enhancing the structural transition temperature. Moreover, the critical field of antiferromagnetic (AFM)–ferromagnetic (FM) conversion significantly decreases following C atom incorporation. Therefore, it can be inferred that C atoms can promote the AFM–FM conversion in the TiNiSi-type orthorhombic phase. The MnNi0.77Fe0.23GeCx compound with x = 0.02 exhibits a large magnetocaloric effect due to the ferromagnetic magnetostructural transition. Furthermore, for the compound with x = 0.03, a table-like magnetocaloric effect is observed around room temperature owing to the coupling of the martensitic and metamagnetic transitions, which confirms the wide working temperature range and a large refrigerant capacity.
REFERENCES
1.
O.
Tegus
, E.
Brück
, K. H. J.
Buschow
, and F. R.
de Boer
, Nature
415
, 150
(2002
). 2.
V.
Franco
, J. S.
Blázquez
, J. J.
Ipus
, J. Y.
Law
, L. M.
Moreno-Ramírez
, and A.
Conde
, Prog. Mater. Sci.
93
, 112
(2018
). 3.
B. G.
Shen
, J. R.
Sun
, F. X.
Hu
, H. W.
Zhang
, and Z. H.
Cheng
, Adv. Mater.
21
, 4545
(2009
). 4.
A.
Fujita
, S.
Fujieda
, Y.
Hasegawa
, and K.
Fukamichi
, Phys. Rev. B
67
, 104416
(2003
). 5.
Y. Y.
Shao
, J.
Liu
, M. X.
Zhang
, A. R.
Yan
, K. P.
Skokov
, D. Y.
Karpenkov
, and O.
Gutfleisch
, Acta. Mater.
125
, 506
(2017
). 6.
Y. X.
Wang
, H.
Zhang
, E. K.
Liu
, X. C.
Zhong
, K.
Tao
, M. L.
Wu
, C. F.
Xing
, Y. N.
Xiao
, J.
Liu
, and Y.
Long
, Adv. Electron. Mater.
4
, 1700636
(2018
). 7.
V. K.
Pecharsky
and K. A.
Gschneidner,
Jr., Phys. Rev. Lett.
78
, 4494
(1997
). 8.
K.
Rudolph
, A. K.
Pathak
, Y.
Mudryk
, and V. K.
Pecharsky
, Acta Mater.
145
, 369
(2018
). 9.
T.
Krenke
, E.
Duman
, M.
Acet
, E. F.
Wassermann
, X.
Moya
, L.
Mañosa
, and A.
Planes
, Nat. Mater.
4
, 450
(2005
). 10.
G. R.
Raji
, B.
Uthaman
, R. B.
Job
, S.
Thomas
, K. G.
Suresh
, and M. R.
Varma
, Intermetallics
100
, 116
(2018
). 11.
H.
Wada
and Y.
Tanabe
, Appl. Phys. Lett.
79
, 3302
(2001
). 12.
J.
Liu
, K.
Skokov
, and O.
Gutfleisch
, Scripta. Mater.
66
, 642
(2012
). 13.
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.
de Boer
, Nat. Commun.
3
, 873
(2012
). 14.
Y. W.
Li
, H.
Zhang
, K.
Tao
, Y. X.
Wang
, M. L.
Wu
, and Y.
Long
, Mater. Des.
114
, 410
(2017
). 15.
K.
Deepak
and R. V.
Ramanujan
, J. Alloys Compd.
743
, 494
(2018
). 16.
H.
Fjellvåg
and A. F.
Andresen
, J. Magn. Magn. Mater.
50
, 291
(1985
). 17.
W.
Bazela
, A.
Szytuła
, J.
Todorović
, Z.
Tomkowicz
, and A.
Zięba
, Phys. Status Solidi A
38
, 721
(1976
). 18.
N. T.
Trung
, V.
Biharie
, L.
Zhang
, L.
Caron
, K. H. J.
Buschow
, and E.
Brück
, Appl. Phys. Lett.
96
, 162507
(2010
). 19.
S. K.
Pal
, C.
Frommen
, S.
Kumar
, B. C.
Hauback
, H.
Fjellvåg
, T. G.
Woodcock
, K.
Nielsch
, and G.
Helgesen
, J. Alloys Compd.
775
, 22
(2019
). 20.
T.
Samanta
, I.
Dubenko
, A.
Quetz
, S.
Temple
, S.
Stadler
, and N.
Ali
, Appl. Phys. Lett.
100
, 052404
(2012
). 21.
Y. N.
Xiao
, H.
Zhang
, Y. L.
Zhang
, K. W.
Long
, C. F.
Xing
, Y. W.
Liu
, and Y.
Long
, J. Alloys Compd.
769
, 916
(2018
). 22.
E. K.
Liu
, W.
Zhu
, L.
Feng
, J. L.
Chen
, W. H.
Wang
, G. H.
Wu
, H. Y.
Liu
, F. B.
Meng
, H. Z.
Luo
, and Y. X.
Li
, EPL
91
, 17003
(2010
). 23.
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
). 24.
L.
Caron
, N. T.
Trung
, and E.
Brück
, Phys. Rev. B
84
, 020414
(2011
). 25.
T.
Jaworska-Gołąb
, S.
Baran
, R.
Duraj
, M.
Marzec
, V.
Dyakonov
, A.
Sivachenko
, Y.
Tyvanchuk
, H.
Szymczak
, and A.
Szytuła
, J. Magn. Magn. Mater.
385
, 1
(2015
). 26.
A.
Taubel
, T.
Gottschall
, M.
Fries
, T.
Faske
, K. P.
Skokov
, and O.
Gutfleisch
, J. Phys. D Appl. Phys.
50
, 464005
(2017
). 27.
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
). 28.
Z. Y.
Wei
, E. K.
Liu
, Y.
Li
, G. Z.
Xu
, X. M.
Zhang
, G. D.
Liu
, X. K.
Xi
, H. W.
Zhang
, W. H.
Wang
, G. H.
Wu
, and X. X.
Zhang
, Adv. Electron. Mater.
1
, 1500076
(2015
). 29.
C. L.
Zhang
, D. H.
Wang
, J.
Chen
, T. Z.
Wang
, G. X.
Xie
, and C.
Zhu
, Chin. Phys. B
20
, 097501
(2011
). 30.
B. A.
Hunter
, Rietica, a Visual Rietveld Program, International Union of Crystallography Commission on Powder Diffraction Newsletter, Vol. 20, p. 21 (1998).31.
R. R.
Wu
, L. F.
Bao
, F. X.
Hu
, Q. Z.
Huang
, J.
Wang
, X. L.
Dong
, G. N.
Li
, J. R.
Sun
, F. R.
Shen
, T. Y.
Zhao
, X. Q.
Zheng
, L. C.
Wang
, Y.
Liu
, W. L.
Zuo
, Y. Y.
Zhao
, M.
Zhang
, Z. C.
Wang
, C. Q.
Jin
, G. H.
Rao
, X. F.
Han
, and B. G.
Shen
, Sci. Rep.
5
, 18027
(2015
). 32.
E. K.
Liu
, Z. Y.
Wei
, Y.
Li
, G. D.
Liu
, H. Z.
Luo
, W. H.
Wang
, H. W.
Zhang
, and G. H.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
105
, 062401
(2014
). 33.
C. L.
Zhang
, H. F.
Shi
, E. J.
Ye
, Y. G.
Nie
, Z. D.
Han
, B.
Qian
, and D. H.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
107
, 212403
(2015
). 34.
L.
Caron
, Z. Q.
Ou
, T. T.
Nguyen
, D. T.
Cam Thanh
, O.
Tegus
, and E.
Brück
, J. Magn. Magn. Mater.
321
, 3559
(2009
). 35.
A.
Quetz
, T.
Samanta
, I.
Dubenko
, M. J.
Kangas
, J. Y.
Chan
, S.
Stadler
, and N.
Ali
, J. Appl. Phys.
114
, 153909
(2013
). 36.
V. K.
Pecharsky
and K. A.
Gschneidner,
Jr., J. Appl. Phys.
86
, 565
(1999
). 37.
H.
Oesterreicher
and F. T.
Parker
, J. Appl. Phys.
55
, 4334
(1984
). 38.
K.
Tao
, H.
Zhang
, K. W.
Long
, Y. X.
Wang
, M. L.
Wu
, Y. N.
Xiao
, C. F.
Xing
, L. C.
Wang
, and Y.
Long
, Intermetallics
91
, 45
(2017
). 39.
S.
Yang
, Y.
Song
, X. Q.
Han
, S. C.
Ma
, K.
Yu
, K.
Liu
, Z. S.
Zhang
, D.
Hou
, M.
Yuan
, X. H.
Luo
, C. C.
Chen
, and Z. C.
Zhong
, J. Alloys Compd.
773
, 1114
(2019
). 40.
K.
Prabahar
, N. P.
Kumar
, D. M.
RajKumar
, S.
Arumugam
, and M.
Manivel Raja
, Intermetallics
96
, 18
(2018
). 41.
M.
Balli
, D.
Fruchart
, and D.
Gignoux
, J. Phys. Condens. Matter
19
, 236230
(2007
). 42.
T. L.
Phan
, P.
Zhang
, N. H.
Dan
, N. H.
Yen
, P. T.
Thanh
, T. D.
Thanh
, M. H.
Phan
, and S. C.
Yu
, Appl. Phys. Lett.
101
, 212403
(2012
). 43.
K. A.
Gschneidner
, Jr., V. K.
Pecharsky
, and A. O.
Tsokol
, Rep. Prog. Phys.
68
, 1479
(2005
). 44.
J.
Chen
, H. G.
Zhang
, E. K.
Liu
, M.
Yue
, Q. M.
Lu
, W. H.
Wang
, G. H.
Wu
, and J. X.
Zhang
, AIP Adv.
6
, 056220
(2016
). 45.
F. N.
Hu
, S. X.
Wei
, X. J.
He
, Z.
Li
, K.
Xu
, Y. M.
Cao
, and Y. R.
Kang
, Solid State Commun.
300
, 113691
(2019
). 46.
Y.
Song
, S. Y.
Chen
, S. C.
Ma
, Z. S.
Zhang
, K.
Liu
, S. U.
Rehman
, K.
Yang
, H.
Zeng
, Y. X.
Zhang
, C. C.
Chen
, X. H.
Luo
, and Z. C.
Zhong
, J. Magn. Magn. Mater.
495
, 165865
(2020
). 47.
H.
Imam
, H. G.
Zhang
, W. J.
Pan
, B. T.
Song
, J. H.
Shi
, and M.
Yue
, Intermetallics
107
, 53
(2019
). 48.
Z. Y.
Wei
, E. K.
Liu
, J. H.
Chen
, Y.
Li
, G. D.
Liu
, H. Z.
Luo
, X. K.
Xi
, H. W.
Zhang
, W. H.
Wang
, and G. H.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
107
, 022406
(2015
). 49.
J. Q.
Zhao
, C. L.
Zhang
, Y. G.
Nie
, H. F.
Shi
, E. J.
Ye
, Z. D.
Han
, and D. H.
Wang
, J. Alloys Compd.
698
, 7
(2017
). 50.
R.
Sahoo
, A. K.
Nayak
, K. G.
Suresh
, and A. K.
Nigam
, J. Magn. Magn. Mater.
324
, 1267
(2012
). © 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.
