【正文】 TccaT lo g105 ??? ??? 51511m i n5 caT ??????? ?C是濃度， ?1= AJ3與 sd相互作用有關(guān)項(xiàng)。 FeCrB非晶穆斯堡爾譜的超精細(xì)內(nèi)場(chǎng)分布，證實(shí)弱內(nèi)場(chǎng)的存在。 磁各向異性耒源于短程序、結(jié)構(gòu)和成分的各向異性和應(yīng)力磁致伸縮各向異性等，而沒(méi)有磁晶各向異性。 在非晶態(tài)中 Fe、 Co和 Ni的原子磁矩小于晶態(tài)的原子磁矩，而其它的 3d、 4d、 5d金屬的原子磁矩如 Ti、V、 Cr、 Mn等分別為 3個(gè)MB，符合硬帶 (能帶 )模型，而且與鐵、鈷、鎳磁矩反平行。??cm比金屬和合金高 23個(gè)數(shù)量級(jí) 。非晶薄膜多用磁控濺射法。 方法有：蒸發(fā)在冷的基底上、電鍍、化學(xué)鍍、快淬、濺射等。 非晶態(tài)磁性材料至少有以下幾點(diǎn)是有趣的： a. 原子的這種無(wú)規(guī)則排列如何影響磁性； b. 如何影響電性的； c. 非晶態(tài)磁性材料是亜穩(wěn)態(tài)，它有玻璃化溫度，有晶化溫度，它的性能穩(wěn)定嗎？使用壽命怎么樣。 晶態(tài)材料的原子排列在規(guī)則的格點(diǎn)上； 非晶態(tài)材料原子無(wú)規(guī)則排列，像玻璃一樣，所以又稱為金屬玻璃。 但它有近程的短程有序 。例如 A3B型超晶格中，通過(guò)滑移面出現(xiàn)了許多 BB原子對(duì)，未滑移的部分沒(méi)有 BB對(duì)，故 BB對(duì)的分布構(gòu)成了各向異性，即方向有序。其機(jī)理，近角提出 《 滑移感生各向異性 》 。平行于冷軋方向磁化完全通過(guò)磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)末實(shí)現(xiàn)，從而導(dǎo)致線性磁化曲線。 軋制磁各向異性 恒磁導(dǎo)率鐵鎳鈷合金，成分為 50％ Fe50％ Ni，首先經(jīng)過(guò)強(qiáng)冷軋，然后再結(jié)晶產(chǎn)生 (001)[100]的晶體織構(gòu)，最后再次冷軋，厚度減少 50％。 Fe2+所處的八面體中心，由于前面講的靜電相互作用，而發(fā)生畸變，平行于 ( 111 )面的邊長(zhǎng)為 ，而其它邊長(zhǎng)為 。激發(fā)出電子的晶位，稱之為光磁中心 ( photomagic center )。這種分布可用下式表示 當(dāng) Si 離子 ( X )進(jìn)入 YIG中后，會(huì)有選擇的占據(jù) 24d位離子分布為 { } 24C, [ ] 16A, ( ) 24d 在光磁場(chǎng)退火中，從 Si4+離子周圍的 Fe2+離子激發(fā)出的電子，將聚集于最穩(wěn)定的位置，從而增加了易軸平行于磁化強(qiáng)度方向的 Fe2+離子數(shù)。 在 YIG中， Fe3+ 占據(jù) 24d和 16a晶位，比例為 3： 2，且自旋反平行，表現(xiàn)出亜鐵磁性。 光磁效應(yīng)之一為光磁退火 ( photomagic annealing )，這種退火是用非偏振光照射一種合適材料，形成一種新的離子分布，從而使自發(fā)磁化強(qiáng)度穩(wěn)定下耒。相當(dāng)于 24000K。 4 、光感生磁各向異性 在磁場(chǎng)下用光照射一些透明的鐵磁體，會(huì)感生出一種各向異性，稱為光感生磁各向異性 ( photoinduced magic anisotropy )。在該材料中，磁滯回線偏移原點(diǎn)，這是因?yàn)?Co粒子的磁化強(qiáng)度趨向于外磁場(chǎng)的正向，在反向磁化時(shí)，為了使磁化強(qiáng)度反轉(zhuǎn)到負(fù)方向，必須在負(fù)方向施加一個(gè)額外的場(chǎng)，也就是交換各向異性產(chǎn)生的交換場(chǎng)。 CoO是反鐵磁性，在冷卻過(guò)程中，反鐵磁自旋結(jié)構(gòu)在奈爾點(diǎn) ( 低于室溫 )形成時(shí)，由于在外場(chǎng)作用下，表面處的 Co2+的自旋與顆粒中 Co的自旋必定平行排列。 交換各向異性 Maiklejohn與 Bean發(fā)現(xiàn)，顆粒直徑為 10100nm的輕微氧化的 Co粉，在磁場(chǎng)下從室溫冷卻到 770k時(shí)，表現(xiàn)出 單向各向異性 ( unidirectional anisotropy )。 )31)(1()(4 1 20 zssuNIIK ????? ???其中 Is與 I’s分別為基體和析出相的飽和磁化強(qiáng)度， ?為析出顆粒的體積分?jǐn)?shù)， Nz是單個(gè)弧立析出粒子沿長(zhǎng)軸方向的退磁因子。通過(guò)磁場(chǎng)冷卻，感生出一種易軸平行于冷卻時(shí)所加磁場(chǎng)方向的各向異性。該合金除了 Fe以外，含有 Al,Ni和 Co 。如果 Is比較小時(shí)，垂直和面內(nèi)退磁能的差也比較小。I s?i 退磁能為 ? ?2 2 2 21 2 30122 sd s d x y zIE I H N N N? ? ??? ? ? ? ?例如， 對(duì) x方向的細(xì)長(zhǎng)針形 ： Nx=0,Ny=Nz=1/2 2 2 22 2 2 22 3 10 0 0( ) ( 1 ) si n4 4 4s s sdI I IE ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?x y z 單軸各向異性的表達(dá)式： EA=Kusin2? ,與 Ed比較得 ： 024?suIK ?對(duì)于薄板 (xy面 )，退磁場(chǎng)系數(shù) ： Nz=1 ,Nx=Ny=0 2222300c os22ssd IIE ?????? 022?suIK ? ?=0 ,垂直 xy面，能量最高； ? =?/2 ,平行 xy面時(shí)能量最低。I si=Ni/181。 ? ? ? Fe C x y z z C y 2 .形狀各向異性 如果樣品是非球形的，各個(gè)方向的退磁場(chǎng)不一樣，導(dǎo)致各方向磁性能量不一樣。 (4) 單原子模型 ，例如最常見(jiàn)的在鐵中加入微量的碳原子，碳原子不是替代鐵原子晶格位置，而是在間隙位置。 ?為第二相的體積分?jǐn)?shù)。 設(shè)第二相磁化強(qiáng)度為 Is’ ,不同于基體 Is 。這樣方向有序引起晶格畸變，通過(guò)磁彈性能產(chǎn)生感生各向異性。因此試圖用方向有序來(lái)解釋。通過(guò)適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚砭涂梢缘玫接行驊B(tài)。有序 無(wú)序轉(zhuǎn)變溫度大約 4900C 面心 角上 七、感生磁各向異性 FeAl合金是典型的有序相，對(duì)于 50％ Al占據(jù)體心晶位。磁場(chǎng)退火行為很特殊，即只有高溫下淬火，才能得到高磁導(dǎo)率。從曲線 C的平均磁化率，估計(jì)感生的單軸各向異性常數(shù)為 1x102Jm3 。對(duì)FeNi合金可以覌察到這種效應(yīng)。 若應(yīng)變片的軸平行于 [001]方向，則 ?1=?2=0和?3=1 ,得到 ?????? ???????? ?? 312c o s4331c o s23 1 0 021 0 0 ?????l l?????? ??? 31)(2c os43 0111 ????ll( ?0= ) 若應(yīng)變片平行于 [111]方向，則 ?1=?2=?3=1/?3 六、磁致伸縮的測(cè)量方法 對(duì) ％ VNi(010)園盤樣品所測(cè)磁致伸縮與 ?角的函數(shù)關(guān)系， ?為磁化強(qiáng)度和 [001]方向的夾角： (A)沿 (001)方向伸長(zhǎng)； (B)沿 [111]方向伸長(zhǎng) 磁致伸縮測(cè)量與貼應(yīng)變片的樣品表面是什么晶面和粘貼方向是什么晶軸有關(guān)，只有選擇特定晶面和晶軸才能得到所需要的磁致伸縮常數(shù)。 例如，對(duì) ％ NiV的單晶，制作成圓片，圓片面為 (010)測(cè)量磁致伸縮與 ?角的函數(shù)關(guān)系， ?為磁化強(qiáng)度與 [001]方向的夾角。電阻應(yīng)變片是材料長(zhǎng)度變化引起應(yīng)變片的電阻變化，因而通過(guò)測(cè)量電阻的變化，得到材料的形變。 ? ?? ?? ?? ?121112111211212 22 cccc ccce iii ?? ???? ???44ce jiij ???? ?? ( i ? j ) 代入到應(yīng)力能公式，僅取與方向有關(guān)部分得到 ? ?2 2 2 2 2 21 0 0 1 1 2 2 3 332F ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ?1 1 1 1 2 1 2 2 3 2 3 3 1 3 13 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?當(dāng) ?100=?111=?s時(shí)則 23 c o s2sF? ? ? ???? 為應(yīng)力方向 (?1,?2,?3 )與磁化強(qiáng)度矢量方向 ( ?1,?2,?3 )之間的夾角?？倯?yīng)變張量為 eij=eij0+eij? ( eij0是前面討論的應(yīng)變張量 )。設(shè)應(yīng)力的方向 (以三個(gè)立方晶軸為座標(biāo)系 )為 ( ?1,?2,?3 ), 強(qiáng)度為 ? 。 ? Fe ? ? ? ? ? ? ? ? ? Mn ?Fe C0 Ni Gd d1 d2 3 d/ra J 0 交換積分與晶格原子間距離的關(guān)系，d：晶格常數(shù)； ra：未滿殼層的半徑。 自發(fā)磁致伸縮 ( 體積磁致伸縮 )的機(jī)理 對(duì)于一個(gè)單疇晶體的球，在居里溫度以上是順磁球，當(dāng)溫度低于居里溫度，由于交換相互作用產(chǎn)生自發(fā)磁化，與此同時(shí)晶體也改變了形狀和體積，成為橢球，產(chǎn)生自發(fā)形變，即自發(fā)磁致伸縮。若居里溫度以上原子間距離為 d1，當(dāng)冷至居里溫度以下，距離仍為 d1交換積分為 J1，若距離增至 d2則交換積分為 J2(J2J1)，交換積分愈大則交換能小， ,由于系統(tǒng)在變化過(guò)程中總是要求自由能極小 ,系統(tǒng)處于穩(wěn)定態(tài)。虛線是室溫下的，點(diǎn)劃線是 。對(duì)于一些特殊方向，可以得到一些特殊關(guān)系式。 彈性能 由于磁彈性能是應(yīng)變張量 exx,eyy,ezz,exy,eyz,ezx的線性方程，所以 晶體將會(huì)無(wú)限制地形變， 除非被一個(gè)彈性能耒平衡 ，對(duì)立方晶 體，該 彈性能為 )(21)(21 2224422211 zxyzxyzzyyxxel eeeCeeeCE ?????? )(12 yyxxxxzzzzyy eeeeeeC ???其中 C11,C44和 C12是彈性模量 。當(dāng)晶體有應(yīng)變時(shí)，每一個(gè)自旋對(duì)同時(shí)改變鍵的方向和長(zhǎng)度。因此僅考慮第二項(xiàng)，原子對(duì)的能量可寫為 )31) ( co s(),( 2 ?? ?? rlrw? r S S 五、磁致伸縮的機(jī)理 與磁各向異性一樣， 磁致伸縮起源于原子磁矩間的相互作用 。 ) 第二項(xiàng)代表偶極 偶極相互作用，它依賴于磁化強(qiáng)度的方向，是通常線性磁致伸縮的主要耒源 ，與自旋 軌道以及軌道間的作用有關(guān)的能量 。但是此項(xiàng)在體積磁致伸縮中，起著重要的作用。如果相互作用能為 r的函數(shù)，則當(dāng)自發(fā)磁化強(qiáng)度產(chǎn)生時(shí)，晶格會(huì)發(fā)生形變，因?yàn)樵撓嗷プ饔脤⒏鶕?jù)原子間結(jié)合鍵 (二原子間的連線 )方向的不同，不同程度的改變鍵長(zhǎng)。 對(duì)于多晶材料的磁致伸縮是各向同性的，因?yàn)榭偟拇胖律炜s是每個(gè)晶粒形變的平均值，即使 ?100??111。 沿著 [100]方向磁化時(shí)，覌察不到各向異性磁致伸縮效應(yīng)，因?yàn)?Is在整個(gè)磁化過(guò)程中，總是平行于 100方向中的一個(gè)。 因此就有： 31?sII 0?ll?對(duì)于 對(duì)于 31?sII ???????? ?? 3123sIIll ??, , 當(dāng)晶體 沿 [100]方向磁化 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 111方向磁化，磁致伸縮為負(fù)值，因此符號(hào)和大小均依賴于磁化強(qiáng)度的晶體