《概念軟磁和硬磁》PPT課件

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1、磁性材料Office:6358MobilePhone:15807186029Email:zludavid@live.com盧志紅大綱磁性的基礎(chǔ)1次課鐵磁性與鐵磁材料1次課軟鐵材料硬磁材料薄膜磁性材料基礎(chǔ)1次課薄膜磁性材料的制備方法2次課薄膜磁性器件與制備方法1次課磁性發(fā)現(xiàn)和早期應(yīng)用幾千年前天然磁石Fe3O4公元前1200年金屬鐵前200年戰(zhàn)國時(shí)期司南公元六世紀(jì)磁石磁化鐵針（中國）指南針用于航海（磁化的鐵片）物質(zhì)磁性的普遍性物質(zhì)磁性的普遍性首先表現(xiàn)在它無處不在：（1）物質(zhì)的各種形態(tài)，無論是固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、等離子態(tài)、超高密度態(tài)和反物質(zhì)

2、態(tài)都會具有磁性；（2）物質(zhì)的各個層次，無論是原子、原子核、基本粒子和基礎(chǔ)粒子等都會具有磁性。（3）無限廣袤的宇宙，無論是各個天體，還是星際空間都存在著或強(qiáng)或弱的磁場。例如：地球磁場強(qiáng)度約為240A/m，太陽的普遍磁場強(qiáng)度約為80A/m，而中子星的磁場強(qiáng)度高達(dá)1013-1014A/m。物質(zhì)的磁性的普遍性還表現(xiàn)在磁性與物質(zhì)的其他屬性之間存在著廣泛的聯(lián)系，并構(gòu)成多種多樣的耦合效應(yīng)和雙重（多重）效應(yīng)（例如磁電效應(yīng)、磁光效應(yīng)、磁聲效應(yīng)和磁熱效應(yīng)等）。這些效應(yīng)既是了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的重要途徑，又是發(fā)展各種應(yīng)用技術(shù)和功能器件（例如磁光存儲技術(shù)

3、、磁記錄技術(shù)和霍爾器件等）的基礎(chǔ)。磁性科學(xué)早期發(fā)展1600–威廉吉爾伯特（WilliamGilbert）《論磁》記錄基本磁現(xiàn)象：吸引與排斥、極性、地磁、退磁等1777庫侖（CharlesCoulomb）(France)證明兩磁極間吸引或排斥力正比于1/d21820奧斯特（HansChristainOersted）(丹麥)證明電流可以產(chǎn)生磁場。第一個非天然的磁場1826安培證明電流可以產(chǎn)生磁場，通電的線圈與磁鐵相似通過一系列經(jīng)典的和簡單的實(shí)驗(yàn)，他認(rèn)識到磁是由運(yùn)動的電產(chǎn)生的。(磁的電本質(zhì))尤為重要?。“才嗟姆肿与娮诱f載流圓線圈磁矩m=I

4、×A(Am3)將磁性歸為分子電流產(chǎn)生安培分子電流的假說，揭示了磁鐵磁性的起源，它使我們認(rèn)識到：磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運(yùn)動產(chǎn)生的．磁性的來源電子的運(yùn)動產(chǎn)生軌道磁矩：電子繞核運(yùn)動產(chǎn)生。自旋磁矩：電子的自旋產(chǎn)生。原子核磁矩原子核磁矩要比電子磁矩小三個數(shù)量級可忽略。非磁性原子總的來說，組成宏觀物質(zhì)的原子有兩類：一類原子中的電子數(shù)為偶數(shù)，即電子成對地存在于原子中。這些成對電子的自旋磁矩和軌道磁矩方向相反而互相抵消，使原子中的電子總磁矩為零，整個原子就好像沒有磁矩一樣，習(xí)慣上稱他們?yōu)榉谴旁?。偶?shù)電子的原子并不都是非磁性原子，

5、例如：1）堿土金屬2）一些過渡元素磁性原子另一類原子中的電子數(shù)為奇數(shù)，或者雖為偶數(shù)但其磁矩由于一些特殊原因而沒有完全抵消使原子中電子的總磁矩（有時(shí)叫凈磁矩，剩余磁矩）不為零，帶有電子剩余磁矩的原子稱作磁性原子原子磁性的基礎(chǔ)知識原子的電子軌道Fe：原子序數(shù)26每個軌道電子數(shù)：2n2核外電子排列：電子層與亞電子層每個亞層:(l+1)(l+2)(l=0、1、2、3）泡利不相容原理一個原子中不可能有電子層、電子亞層、電子云伸展方向和自旋方向完全相同的兩個電子1s2s22p63s23p63d64s2+2628214物質(zhì)磁性的起源磁性的起源“結(jié)

6、構(gòu)決定性質(zhì)”。磁性當(dāng)然也是由物質(zhì)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。原子結(jié)構(gòu)與磁性的關(guān)系可以歸納為：（1）原子的磁性來源于電子的自旋和軌道運(yùn)動；（2）原子內(nèi)具有未被填滿的電子是材料具有磁性的必要條件；（3）電子的“交換作用”是物質(zhì)具有磁性的根本原因電子交換作用原子內(nèi)具有未成對的電子使得原子的固有磁矩不為零是物質(zhì)磁性的必要條件。但是，由于近鄰原子共用電子（交換電子）所引起的靜電作用，及交換作用可以影響物質(zhì)的磁性。交換作用所產(chǎn)生能量，通常用A表示，稱作交換能，它取決于近鄰原子未填滿的電子殼層相互靠近的程度，并決定了原子磁矩的排列方式和物質(zhì)的基本磁性。一

7、般地：當(dāng)A大于零時(shí)，交換作用使得相鄰原子磁矩平行排列，產(chǎn)生鐵磁性。當(dāng)A小于零時(shí)，交換作用使得相鄰原子磁矩反平行排列，產(chǎn)生反鐵磁性。當(dāng)原子間距離足夠大時(shí)，A值很小時(shí)，交換作用已不足于克服熱運(yùn)動的干擾，使得原子磁矩隨機(jī)取向排列，于是產(chǎn)生順磁性。描述磁性的基本量磁場強(qiáng)度：描述空間某一點(diǎn)磁場的大小和方向，用H表示。磁化強(qiáng)度：指磁體內(nèi)部單位體積的磁矩矢量和，用M表示，它反映出磁體的磁性強(qiáng)弱程度。磁感應(yīng)強(qiáng)度：磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義是：B=μ0(H+M)，其中μ0是一個系數(shù)，叫做真空磁導(dǎo)率。磁化率與磁導(dǎo)率磁化率:磁導(dǎo)率:描述材料磁性的重要參數(shù)。二者實(shí)

8、際上代表了磁性材料被磁化的容易程度，或者說是材料對外部磁場的靈敏程度。是磁化曲線上任意一點(diǎn)上B和H的比值。材料的磁性類型：順磁性抗磁性反鐵磁性亞鐵磁性鐵磁性順磁性順磁性物質(zhì)的主要特征是，不論外加磁場是否存在，原子內(nèi)部存在永久磁矩。但在