鐵磁性磁性耦合機理(編輯修改稿)
2025-05-27 07:26 本頁面
【文章內容簡介】 是 3d 帶的劈裂 。造成自旋向上的電子比自旋向下的電子數(shù)目多， 在 3d能帶中形成未被抵消的自發(fā)磁矩，因而可能發(fā)生自發(fā)磁化。4s 能帶的分裂可以忽略不計不妥Cu： 3d104s1 以上兩圖摘自 Kittel 書 8 版 p227,228, Ni的數(shù)據(jù)和后面表中數(shù)據(jù)稍有不同，是不同計算結果所致。Ni： 3d84s2 TTCTTC注意 Ni的數(shù)據(jù)和前面圖稍有不同 見戴書 p3266， 7， 8，9， 10， 11該表取自 《 凝聚態(tài)物理上卷 》 p525 雖說從能帶觀點可以解釋清楚過渡金屬的平均原子磁矩為什么不是整數(shù)， 但要說明能帶中的電子是如何產(chǎn)生交換作用的，及如何說明巡游電子的磁性卻不是一件容易的事情 ，至今仍一直是磁學界深入研究的重要理論課題，目前一種普遍的觀點認為 這和電子間的關聯(lián)效應有關 。 同一原子內 3d 電子自旋通過原子內交換作用相互耦合形成有序排列，它在巡游期間電子自旋的方向保持不變，這又會和另外一個原子內的 3d 電子自旋相互耦合而有序，于是形成鐵磁性 。 由于這種耦合來自原子內電子之間的交換作用，所以 3d 金屬的居里點比較高 。 3d電子既不像 4s 電子那樣可以用自由電子近似來處理，也不像 4f電子那樣可以完全看作是局域電子， 所以我們稱之為 巡游電子 。 出現(xiàn)能帶劈裂，發(fā)生自發(fā)磁化是有一定條件的， 1936年Stoner采用能帶模型討論了金屬的鐵磁性，把 3d電子看作是在金屬晶格中巡游， 假定 簡并的能帶在交換作用下，發(fā)生分裂，給出了 0 K出現(xiàn)鐵磁性的穩(wěn)定條件： (按姜書 p185寫法）其中： U 是 同一格點周圍能帶電子之間的庫侖作用能 。 g(EF)是費米面處電子態(tài)密度。 這個判據(jù)可以解釋為：1. 足夠大的正分子場系數(shù)（或說交換常數(shù)）2. 費米面處電子態(tài)密度足夠大。計算表明： Fe， Co， Ni雖具有不太高的交換常數(shù)，但費米面處的態(tài)密度很高，所以符合發(fā)生鐵磁性的條件。 斯托納判據(jù)四、斯托納（ Stoner）判據(jù)：鐵磁性的條件 傳導電子（ 4s 電子）基本是自由的，因此僅有很小的交換分裂并導致導帶自旋向上和自旋向下的電子數(shù)目幾乎相同。 3d電子不同，會發(fā)生較大的交換劈裂，可以理解為是洪德第一法則的遺跡：電子首先以平行自旋填充簡并狀態(tài)，這就使電子的庫侖排斥勢最小，因為電子占據(jù)了具有最小空間重疊的不同電子軌道狀態(tài)，但在能帶中的不同狀態(tài)顯然不是簡并的，將所有電子放入自旋向上能帶中以滿足洪德法則必定需要消耗能量，能帶越寬，態(tài)密度越小，消耗越大，而費米面附近的高的態(tài)密度（例如 Fe， Co， Ni）則會有利于鐵磁性的形成。斯托納正是基于此點給出了發(fā)生鐵磁性的判據(jù)。能帶劈裂一種的理解 在交換能的作用下發(fā)生自旋翻轉，但會帶來電子動能的增加（因為距離
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1