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* 第四章 磁各向异性 与磁致伸缩 磁性物理学 4-3 磁晶各向异性常数的测量方法 一、单晶体磁化曲线法 1、沿[100]方向（x轴）磁化 2、沿[110]轴磁化： 3、沿[111]轴磁化： 转矩磁强计的原理是，当样品(片状或球状)置于强磁场中，使样品磁化到饱和。若易磁化方向接近磁化强度的方向，则磁晶各向异性将使样品旋转，以使易轴与磁化强度方向平行这样就产生一个作用在样品上的转矩。如果测量转矩与磁场绕垂直轴转过的角度关系，就可以得到转矩曲线，并由此可求得磁晶各向异性常数。 右图是用来测量转矩曲线的转矩仪。在自动转矩仪研制出耒以前，是用光电方法测量。 二、磁转矩法 H 易磁化方向 磁场 当磁化强度偏离易磁化轴将引起一个力矩T， 样品吊在一根弹性金属丝上，样品的转动使吊丝产生一个扭力矩L， k是扭力系数(达因.厘米/度)，?1 为样品的转动角度。 ?是易轴与磁化强度之间的夹角 适当选择扭力系数k，使?1在较小的范围内变化。如果磁场的转角为?(0到360度)，则?=?-?1，由于?1很小，就可简化?=?。 右图为一个典型的转矩曲线( 100)面， ?=22.50时sin4?=1由转矩曲线公式 得到：K1= 2 L (22.50)~4x105dyn cmcm-3(ergcm-3) H ? ?1 易轴 00 Is ( Is // H ) 吊丝 ? A.立方晶系的转矩曲线 b. (110)面测定 c. (111)面测定 B.六角晶系的转矩曲线 , 极大 ?=25031‘, -0.561K1 极小 ?=70021‘,+0.210K1 a.(100)面测定 , +常数 ?1=0,?2=sin?,?3=cos? 定义： 在不施加外磁场时，磁化强度的方向处在易磁化轴方向上，因此相当于在易磁化轴方向上有一个等效磁场HA。 4-4 磁晶各向异性等效场 x y z ? ? Ms 1、立方晶体磁晶各向异性等效场 当从z轴转出?角，由于z轴是易磁化轴，等效一个磁场HK,这样就产生一个转矩 ?1,?2,?3用?,?耒表示,并代入EA,,用上式求HK a.100易轴 b.110易轴：磁化强度的有利转动晶面分别是(100)和(110)面 011 ( 1 )在(100)面上，Ms转动求HK 得到 z ( 2 )在(110)面上，M s从HA转出? 角，用转 矩求HK HA x y Is ? 110 x y z HA Is ( 100 ) ? C. 111为易轴： x y z HA Is ? 111 ? 立方晶系各向异性 K1 , K2 ( 110 ): 易磁化方向 100 110 111 各向异性能 0 各向异性场HA ( 100 ) : -2K1/Ms 1 2 S K M 得到： b. c面为易磁化面时： c. 易锥面时 a. C轴为易磁化轴，用同样的处理方法 2、六角晶系的磁晶各向异性 x y y w ? C面 ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ?+2?/6 A、磁晶各向异性能 z x y w ? ? C轴 C面 Is Ku1,Ku2 易磁化方向 ?0：与C轴夹角 ?0=0 ?0=?/2 C轴, ? C面, ⊥ 园锥面， sin?0=(-Ku1/2Ku2)1/2 EA 0 Ku1+Ku2 -Ku12/4Ku2 Ku10 Ku20 Ku1+Ku20 Ku1+Ku20 Ku1+2Ku20 Ku1+2Ku20 各向异性磁场 HA? 2Ku1/Ms -2(Ku1+2Ku2)/MS HA? 0 ( C轴 ) 36│K3│/ MS ( C面 ) 2( Ku1/Ku2 )x ( Ku1+2Ku2 )/MS 36│K3│sin4?0/MS 单轴各向异性 3、各向异性能和各向异性等效场的关系 4-5 磁晶各向异性的来源 关于磁晶各向异性的微观起源的理论研究，几乎与自发磁化的量子理论同时开始，早在1931年就有布洛赫与金