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Finite size effects on the metamagnetic phase transition in a thick B2 FeRh nanocluster film

Guillermo Herrera, Anthony Robert, Sara Gonzalez, Patrick Schoeffmann, Alexandre Tamion, Florent Tournus, Laurent Bardotti, Olivier Boisron, Clément Albin, Nicholas Blanchard, Ingrid Canero-Infante, Pedro Rojo Romeo, Bruno Canut, Edwige Otero, Philippe Ohresser, Fabrice Wilhelm, Andrei Rogalev, Matthieu Bugnet, Damien Le Roy, Véronique Dupuis

Nanoscale· Volume 16· Issue 24

Abstract

FeRh alloys in the CsCl-type (B2) chemically ordered phase present an antiferromagnetic to ferromagnetic order transition around 370 K observed in bulk and continuous films but absent in nanoclusters. In this study, we investigate the thermal magnetic behavior of a thick film composed of assembled FeRh nanoclusters preformed in the gas phase. This work reveals a broad and asymmetric metamagnetic transition with a consequent residual magnetization at low temperature. Due to the coexistence of different grain sizes in the sample, we confront the results with a description that involves two populations of B2-FeRh particles, and the existence of a discriminating size below which the magnetic order transition does not take place.
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Research context

OpenAlex topics: Nanocluster Synthesis and Applications · nanoparticles nucleation surface interactions · Metallic Glasses and Amorphous Alloys

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Institut Lumière Matière, UMR 5306, Université Lyon 1-CNRS, Université de Lyon, F-69622 Villeurbanne Cedex, France

Institut des Nanotechnologies de Lyon, CNRS UMR 5270 ECL INSA UCBL CPE, F-69621 Villeurbanne Cedex, France

Synchrotron SOLEIL, L'Orme de Merisiers, 91190 Saint-Aubin, France

European Synchrotron Radiation Facility, CS 40220, F-38043 Grenoble, France

CNRS, INSA Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, MATEIS, UMR5510, F-69621 Villeurbanne, France

Funding

Agence Nationale de la Recherche

References (58)

Show source-provided references
1. Fallot · Ann. Phys. · 1938 · 11 · 29110.1051/anphys/193811100291 ↗
2. Shirane · Phys. Rev. · 1964 · 134 · A154710.1103/PhysRev.134.A1547 ↗
3. Moruzzi · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 1992 · 46 · 286410.1103/PhysRevB.46.2864 ↗
4. Ibarra · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 1994 · 50 · 419610.1103/PhysRevB.50.4196 ↗
5. Cooke · Phys. Rev. Lett. · 2012 · 109 · 25590110.1103/PhysRevLett.109.255901 ↗
6. Nikitin · Phys. Lett. A · 1990 · 148 · 36310.1016/0375-9601(90)90819-A ↗
7. Liu · Nat. Commun. · 2016 · 7 · 1161410.1038/ncomms11614 ↗
8. Spichkin · J. Alloys Compd. · 2005 · 403 · 3810.1016/j.jallcom.2005.05.026 ↗
9. Manekar · J. Phys. D: Appl. Phys. · 2008 · 41 · 19200410.1088/0022-3727/41/19/192004 ↗
10. Stern-Taulats · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2014 · 89 · 21410510.1103/PhysRevB.89.214105 ↗
11. Thiele · Appl. Phys. Lett. · 2004 · 85 · 285710.1063/1.1799244 ↗
12. Ju · Phys. Rev. Lett. · 2004 · 93 · 19740310.1103/PhysRevLett.93.197403 ↗
13. Grimes · J. Phys. D: Appl. Phys. · 2023 · 56 · 48500210.1088/1361-6463/acf0cb ↗
14. Wang · Nat. Commun. · 2020 · 11 · 27510.1038/s41467-019-14061-w ↗
15. Thiele · Appl. Phys. Lett. · 2003 · 82 · 285910.1063/1.1571232 ↗
16. Lewis · J. Phys. D: Appl. Phys. · 2016 · 49 · 32300210.1088/0022-3727/49/32/323002 ↗
17. Gatel · Nat. Commun. · 2017 · 8 · 1570310.1038/ncomms15703 ↗
18. Pressacco · Sci. Rep. · 2016 · 6 · 2238310.1038/srep22383 ↗
19. Eggert · RSC Adv. · 2020 · 10 · 1438610.1039/D0RA01410A ↗
20. Merkel · Sci. Rep. · 2020 · 10 · 1392310.1038/s41598-020-70899-x ↗
21. Arregi · J. Phys.: Mater. · 2023 · 6 · 034003
22. Loving · J. Phys. D: Appl. Phys. · 2013 · 46 · 16200210.1088/0022-3727/46/16/162002 ↗
23. Maat · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2005 · 72 · 21443210.1103/PhysRevB.72.214432 ↗
24. Cherifi · Nat. Mater. · 2014 · 13 · 34510.1038/nmat3870 ↗
25. Warren · Sci. Rep. · 2020 · 10 · 403010.1038/s41598-020-60767-z ↗
26. Liu · EPL · 2016 · 116 · 2700610.1209/0295-5075/116/27006 ↗
27. Benzo · Cryst. Growth Des. · 2020 · 20 · 414410.1021/acs.cgd.0c00414 ↗
28. Motyčková · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2023 · 15 · 865310.1021/acsami.2c20107 ↗
29. Hillion · Phys. Rev. Lett. · 2013 · 110 · 08720710.1103/PhysRevLett.110.087207 ↗
30. Dupuis · Beilstein J. Nanotechnol. · 2016 · 185010.3762/bjnano.7.177 ↗
31. Herrera · Eur. Phys. J.: Appl. Phys. · 2022 · 97 · 32
32. Van Hardeveld · Surf. Sci. · 1969 · 15 · 18910.1016/0039-6028(69)90148-4 ↗
33. Dupuis · Eur. Phys. J. · 2013 · 86 · 185010.1140/epjb/e2013-30644-0 ↗
34. Perez · J. Phys. D: Appl. Phys. · 1997 · 30 · 70910.1088/0022-3727/30/5/003 ↗
35. Dupuis · J. Nanopart. Res. · 2018 · 20 · 12810.1007/s11051-018-4189-3 ↗
36. Perez · J. Magn. Magn. Mater. · 1995 · 145 · 7410.1016/0304-8853(94)01615-1 ↗
37. Torquato · Phys. Rev. Lett. · 2000 · 84 · 206410.1103/PhysRevLett.84.2064 ↗
38. Ohresser · Rev. Sci. Instrum. · 2014 · 85 · 01310610.1063/1.4861191 ↗
39. Rogalev · Synchrotron Radiat. News · 2020 · 33 · 3010.1080/08940886.2020.1725799 ↗
40. Swartzendruber · Bull. Alloy Phase Diagrams · 1984 · 5 · 45610.1007/BF02872896 ↗
41. Lommel · J. Appl. Phys. · 1967 · 38 · 126310.1063/1.1709570 ↗
42. Patterson · Phys. Rev. · 1939 · 56 · 97810.1103/PhysRev.56.978 ↗
43. Lee · J. Nanosci. Nanotechnol. · 2018 · 18 · 141410.1166/jnn.2018.14888 ↗
44. Cao · J. Appl. Phys. · 2008 · 103 · 07F50110.1063/1.2828812 ↗
45. McGrath · Phys. Rev. B · 2020 · 101 · 01444410.1103/PhysRevB.101.014444 ↗
46. Biswas · J. Alloys Compd. · 2022 · 921 · 16599310.1016/j.jallcom.2022.165993 ↗
47. Han · J. Appl. Phys. · 2013 · 113 · 17C10710.1063/1.4794980 ↗
48. Blanc · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2013 · 87 · 15541210.1103/PhysRevB.87.155412 ↗
49. Baudelet · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 1993 · 47 · 234410.1103/PhysRevB.47.2344 ↗
50. Smekhova · IEEE Trans. Magn. · 2008 · 44 · 277610.1109/TMAG.2008.2001991 ↗
51. Aubert · IEEE Trans. Instrum. Meas. · 2022 · 71 · 110.1109/TIM.2022.3157001 ↗
52. Thole · Phys. Rev. Lett. · 1992 · 68 · 194310.1103/PhysRevLett.68.1943 ↗
53. Carra · Phys. Rev. Lett. · 1993 · 70 · 69410.1103/PhysRevLett.70.694 ↗
54. Papaefthimiou · Chem. Mater. · 2014 · 26 · 155310.1021/cm403172a ↗
55. Sassi · J. Phys. Chem. A · 2017 · 121 · 761310.1021/acs.jpca.7b08392 ↗
56. Karim · Sci. Rep. · 2016 · 6 · 1881810.1038/srep18818 ↗
57. Ji · Prog. Mater. Sci. · 2023 · 140 · 10119410.1016/j.pmatsci.2023.101194 ↗
58. Liu · Phys. Rep. · 2024 · 1058 · 110.1016/j.physrep.2024.01.001 ↗