03_D磁性物理基础-各向异性.pdf

3.4 磁晶各向异性与磁致伸缩（1） 一、磁晶各向异性 二、磁晶各向异性常数的测量方法 三、磁晶各向异性的机理 四、磁致伸缩 五、磁致伸缩的机理 六、磁致伸缩的测量方法 七、感生磁各向异性 八、非晶态 1 3.4 磁晶各向异性与磁致伸缩（2） 一、磁晶各向异性 在磁性物质中，自发磁 化主要来源于自旋间的交换 作用，这种交换作用本质上 是各向同性的，如果没有附 加的相互作用存在，在晶体 中，自发磁化强度可以指向 任意方向而不改变体系的内 能。实际上在磁性材料中， 自发磁化强度总是处于一个 或几个特定方向，该方向称 为易轴。当施加外场时，磁 化强度才能从易轴方向转 出，此现象称为磁晶各向异 性。 2 3.4 磁晶各向异性与磁致伸缩（3） [100] ] 11 [1 [110] 3 3.4 磁晶各向异性与磁致伸缩（4） 1、立方晶系的磁晶各向异性 (1). 磁晶各向异性能： 立方晶系各向异性能可用磁化强度矢量相对于三个立方边的方向 余弦(α1,α2,α3)耒表示。在该类晶体中，由于高对称性存在很多等效方 向，沿着这些方向磁化时，磁晶各向异性能的数值相等。从图中看 到，在位于八分之一单位球上的点A1、A2、B1、B2、C1、C2所表示的 方向上，各向异性能数值均相等。 由于立方晶体的高对称性，各向异性能可 用一个简单的方法耒表示：将各向异性能用含 α1,α2,α3( 方向余弦 )的多项式展开。因为磁化强 度矢量对任何一个αi改变符号后均与原来的等效, 表达或中含αi的奇数次幂的项必然为0。 又由于任意两个αi互相交换，表达式也必须 不变，所以对任何l、m、n的组合及任何i、j、 2l 2m 2n k的交换，αi αj αk 形式的项的系数必须相等。 2 2 2 4 因此，第一项α1 +α2 +α3 =1 。因此EA可表示为 α α α α 3.4 磁晶各向异性与磁致伸缩α α （5） α 2 2 2 2 2 2 2α 2 2 E A = K 1 ( 1 2 + 2 3 + 3 1 ) + K 2 1 2 α 3 K1, K2——磁晶各向异性常数 z Is(α1α2α3) [001] 可求几个特征方向的各向异性能： θ [100]：α =1,α =0,α =0 E =0 1 α2 3 A 1] ： = α = 1/ 2 11 [110] αα1=0, 2 3 EA=K1/4 [ y ： α [111] 1 = 2 =