鐵磁性磁性耦合機(jī)理-文庫(kù)吧資料
2025-05-06 07:26本頁(yè)面
【正文】 Gd和 Dy的 4f能帶均能很好的滿足這些要求，呈現(xiàn)鐵磁性。能帶劈裂一種的理解 在交換能的作用下發(fā)生自旋翻轉(zhuǎn)，但會(huì)帶來(lái)電子動(dòng)能的增加（因?yàn)榫嚯x帶底更遠(yuǎn)了），所以使電子翻轉(zhuǎn)必須要求交換能的降低超過(guò)動(dòng)能的提高，這就是斯托納判據(jù)的由來(lái)。 3d電子不同，會(huì)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(jiǎn)并狀態(tài)，這就使電子的庫(kù)侖排斥勢(shì)最小，因?yàn)殡娮诱紦?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(jiǎn)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(fèi)米面附近的高的態(tài)密度（例如 Fe， Co， Ni）則會(huì)有利于鐵磁性的形成。計(jì)算表明： Fe， Co， Ni雖具有不太高的交換常數(shù)，但費(fèi)米面處的態(tài)密度很高，所以符合發(fā)生鐵磁性的條件。 g(EF)是費(fèi)米面處電子態(tài)密度。 3d電子既不像 4s 電子那樣可以用自由電子近似來(lái)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 。 同一原子內(nèi) 3d 電子自旋通過(guò)原子內(nèi)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(huì)和另外一個(gè)原子內(nèi)的 3d 電子自旋相互耦合而有序，于是形成鐵磁性 。4s 能帶的分裂可以忽略不計(jì)不妥Cu： 3d104s1 以上兩圖摘自 Kittel 書(shū) 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(jì)算結(jié)果所致。 T＞ TC 的鐵磁體 T＜ TC的鐵磁體順磁體或見(jiàn)黃昆書(shū) p423或許這張圖更準(zhǔn)確一些， 只是 3d 帶的劈裂 。此時(shí)正自旋和負(fù)自旋能帶中的電子數(shù)可表示為：由這個(gè)能帶極化引起的自發(fā)磁化強(qiáng)度為：很簡(jiǎn)潔地解釋了原子磁矩的非整數(shù)問(wèn)題。即產(chǎn)生一個(gè)能帶劈裂 ?。 斯托納認(rèn)為在鐵磁金屬中，電子之間存在著一個(gè)正的交換作用，相當(dāng)于晶體中存在著一個(gè)沿正方向的內(nèi)磁場(chǎng) 。B，所以按照局域 電 子模型，每個(gè)原子的磁矩只能是玻 爾 磁子的整數(shù)倍， 實(shí)驗(yàn)給 出的原子磁矩 為 什么會(huì)是非整數(shù)呢？能 帶論 是這樣 解 釋 的： 在金屬中， 傳導(dǎo)電 子能 級(jí) 是量子化的 ，由于泡利不相容原理每個(gè)能 級(jí) 只能被正、 負(fù) 自旋的兩個(gè) 電 子所占據(jù)。見(jiàn)黃昆書(shū) p422CuCoNiFe實(shí)際 Fe， Co， Ni 的能帶十分復(fù)雜，存在很多峰和谷，后來(lái)的嚴(yán)格計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本是一致的（ 0K）見(jiàn)戴書(shū) p327Rydberg里德伯（光譜學(xué)單位） Ni見(jiàn)戴書(shū) p328. Fe三、能帶論對(duì)鐵磁性自發(fā)磁化的解釋 3d 過(guò)渡金屬及合金中，由于軌道凍結(jié)，它的磁矩僅依賴于自旋磁矩。簡(jiǎn)約區(qū)中自由電子的費(fèi)米面 以下是過(guò)渡金屬 3d和 4s
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1