第8章 无机材料的磁学性能1.ppt

磁泡结构 通过分子束外延法在基板上生长膜，容易诱发垂直磁各向异性（可能是由于稀土金属离子容易加入到特定的晶格格点位置，使外延生长时，产生特定的晶体学取向所致。 如在（111）基板上通过液相外延法生长石榴石膜，造成垂直膜面的方向为易磁化轴。形成带状的磁畴结构。这种结构随外磁场的作用的加强，逐渐增加，磁化方向向下的带状磁畴逐渐减少，在某一偏置磁场强度之下，形成圆柱形孤立的磁畴。一般称这种磁畴为磁泡，当磁场进一步加大，则磁泡会消失。 目前可以得到直径为2—3微米的磁泡，从而有可能用于高密度信息记录，而且有希望用于计算机的高速存储器。 无磁场作用 磁场作用 在利用物质的铁磁性时，首先应了解铁磁性物质的各种磁性能；在工艺上要充分保证并提高磁性能；在应用上应充分发挥铁磁性材料的潜力。铁磁性材料的几个重要的基本特性如下： （1）完全由物质本身（成分组成比）决定的特性 饱和磁化强度、饱和磁感应强度 （2）由物质决定，但随其晶体组织结构变化的特征 磁导率（软磁为高磁导率）、矫顽力（硬磁为高的矫顽力）、矩形比 铁磁性材料： 软磁（高磁导率材料）、 硬磁（剩磁大，高矫玩力材料，永磁体材料）、 矩磁（磁滞回线近乎于矩形） 高的磁导率材料（软磁材料）：由较低的外部磁场强度就可获得大的磁化强度及高密度磁通量的材料。 （1）初始磁导率、最大磁导率要高，目的在于提高功能效率 （2）剩余磁化强度要低，饱和磁感应强度要高，目的在于省资源，便于轻薄短小，可迅速响应外磁场的反转。 （3）矫顽力要小，目的在于提高高频效率。 （4）铁损要低，提高功能效率 （5）电阻率要高，提高高频性能，减小涡流损失 （6）磁致伸缩系数要低，目的在于降低噪声 （7）作为基本特性的磁各向异性系数要低（无论在哪个结晶方向都可以磁化） 非晶态材料 特征（1）从原子排布结构看，为长程无序，短程有序； （2）不存在位错及晶粒边界； （3）加热具有结晶化倾向； （4）电阻率比晶态高； （5）机械强度高，硬度大 （6）受放射性物质辐照，性能劣化不明显 （7）作为磁性材料，磁导率高，矫顽力低。由于电阻率高，涡流损耗小。非晶态磁性具有优良的综合软磁性材料特性。 采用容易非晶化的物质 3d过渡金属-非金属系：Fe Co Ni B C Si P (Co-Fe-B-Si) 3d-金属系 ： Fe Co Ni Ti Zr Nb Ta(Co-Nb-Zr) 过渡金属-稀土类金属系：Gd,Tb,Dy,Nd（GdTbFe,TbFeCo） 缺点：热稳定性差，大量生产存在一定困难， 7.3 磁性材料的物理效应 物质的物理性质随外界因素，例如磁场、电场、光及热等的变化而发生变化的现象为物理效应。 1. 磁光效应：透明的铁磁性材料中的光透射、光反射时，光与自发磁化相互作用，会发生特异的光学现象，称此为磁光效应。 光属于电磁波，为横波，电场和磁场分别在各自的固定面上振动，称此面为偏光面。 磁光效应包括： （1）塞曼效应 对发光物质施加磁场，光谱发生分裂的现象为塞曼效应。从应用的角度来看，还属于有待开发的领域。 （2）法拉第效应 光和原子磁矩相互作用而产生的现象。 当Y3Fe5O12一些透明物质透过直线偏光时，若同时施加与入射光平行的磁场，透射光将在其偏振面上旋转一定的角度射出，该现象为法拉第效应。 若施加与入射光垂直的磁场，入射光将分裂为沿原方向的正常光束和偏离原方向的异常光束，为科顿——莫顿效应。 法拉第效应 偏振光 发生旋转的偏振光 磁场H 入射光 透射光 入射光 磁场H 正常光线 异常光线 科顿——莫顿效应。 （3）克尔效应 当光入射到被磁化的物质，或入射到外磁场作用下的物质表面时，其发射光的偏振面发生旋转的现象。 记录位 非记录位 记录位 光盘利用磁克尔效应进行光磁记录的原理 直线偏振光 记录层 磁化 反平行磁化 这种为非接触式、大容量记录介质 非晶态磁光记录介质的优点是：不存在晶界等相对于磁畴的障碍物，不产生反转磁畴的变形等。多晶体的MnBi的克尔旋转角大，是很有吸引力的材料，但由于多晶体再生时，造成较大的噪音，作为第一代光磁记录介质未被采用，最近又重新引起人们的兴趣。 为了保存大量信息，需要高密度、高速度、高效率、低价格的记录与存储。因此目前磁光盘正与磁记录、相变型可重写光盘处于激烈的竞争中。于是人们正在开发进行磁光盘用新型记录介质的开发（例如：金属超晶格多层膜、磁性石榴石等） 2. 电流磁气效应 物质中流过电流的同时，施加磁场时所显示出的物理现象。这种效应表现为电动势E的变化。 一般说来，该电动势表现为下述3项之和： 与磁场H无关系的项：为电阻R所