磁性物理期末复习分解.ppt

* * * * A为晶格常数，r为电子壳层的半径 * * 注意：为易磁化面时，由于易轴与c轴相差90度，求微分(或者是等效场是在易轴附近求)，如果仍沿用theta， Fkx表达式中应该换成cos。 * 考虑的晶体为1x1xL大小的晶体 * * * * * * * 严密书 P85 * * 近角P410 * * * * * * 铁磁体有一定的几何尺寸，均匀自发磁化必将导致表面磁极的出现而产生Hd，此时不再能量极小的。因此必须降低Fd。 1、分成n个磁畴后，Fd→(1/n)Fd ； 2、形成磁畴后，必然将引起Fex或Fk增大(出现畴壁能) Ms S S S S N N N N 改变其MS矢量分布方向，从而形成多磁畴。 S N S N S N S N S N 磁畴的数目和大小完全取决于退磁场能和畴壁能的平衡条件 L Ms S S S S N N N N 情况1：自发磁化后不分畴，全部磁矩向一个方向（即均匀的自发磁化状态） 对于Fe：MS=1.71?106 A/m，则Fd = 1.8 ?106 J/m3 令L=10-2m，则单位面积下产生的退磁场能为： 磁畴形成的能量分析 情况2：自发磁化形成简单的片状磁畴 此时，材料表面也出现磁极，内部也有Fd，同时，由于畴壁能的存在，需要考虑二者的共同作用。 其中?w为畴璧单位面积的畴壁能 L S N S N S N S N S N D 磁畴形成的能量分析 对于Fe来说：?w=1.59?10-3 J/m2，则D = 5.7?10-6 m，且Emin = 5.6 J/m2 对于上述二情形，其能量之比为： 所以铁磁体自发磁化后，要使其总自由能为最低，必然要分成若干个小区域的磁畴，才具有最稳定的磁畴结构。可见尽管新增加了Ew，但由于分磁畴使Fd 降低，铁磁体内总能量仍比未分畴的退场能小得多。所以退磁场能Fd是形成磁畴的原因 二、磁畴壁结构 1、磁畴壁的形成 磁畴壁是相邻两磁畴间磁矩按一定规律逐渐改变方向的过渡层 形成机理：相邻两磁畴内的磁化矢量MS自发磁化在不同的方向上，MS从一个畴的取向转变为另一个畴的取向，只能通过相邻两磁畴间的过渡层内每个原子的自旋磁矩方向逐渐地改变方式来进行。 设畴壁厚度为N个原子间距 a。假定单层单位畴壁面积上有1/a2个原子，原子自旋均匀转向，则单位畴壁面积的交换能的面密度为： (A为交换积分 ) 180?畴壁厚度和畴壁能估算 N越大，壁厚越厚，交换能增量越小！！！ 磁晶各向异性能平均密度可以近似表示为： 畴壁能密度为 求能量极小值的条件 得到： 180?畴壁厚度和畴壁能估算 磁晶各向异性能增加！！！ N越小，壁厚越薄，磁晶各向异性能增量越小！！！ 畴壁厚度稳定值处 交换能和磁晶各向 异性能数值相等。 δ γ 畴壁：Bloch壁和Neel壁 临界尺寸rc：当铁磁体的尺寸小于某一尺寸时，整个晶体成为一个单畴，这一尺寸即为单畴的临界尺寸；不同的材料颗粒，形成单畴时的临界尺寸显然各不相同 a 单畴颗粒 b 各向异 性较弱 c 磁晶各向异性 较强的立方晶体 d 磁晶各向异性 较强的单轴晶体 其中b、c、d是尺寸大于临界尺寸的颗粒的几种最简单的磁畴结构 单畴颗粒 模型计算依据：因为临界尺寸rc是代表单畴和多畴的分界点，故这时单畴结构与多畴结构的能量应相同。若r rc，则多畴结构能量低，反之，则单畴结构能量低 （a）、单畴球形颗粒的能量： 单畴颗粒中，磁矩沿易磁化方向平行排列，故Fk 最低，且H = 0，又无交换能存在 所以只需要考虑退磁场能Fd： 颗粒的总退磁能： （b）、K较大的立方晶体的多畴球形结构能量计算： 颗粒大于临界尺寸rc的立方晶体，其最简单的磁畴结构如图 ∴在临界尺寸时，有Ed球＝Ew 其磁化都在易磁化方向，故无Fk ；也无外磁场，故不考虑FH ，虽然有较弱的表面磁极。但Fd不占主要地位，可不计。——主要的能量是畴壁能Ew。 而这里畴壁为90?壁，所以颗粒的能量可近似写为畴壁能密度乘以畴壁面积： （c）、单轴晶体的多畴球形结构能量计算 相当于分成两个方向相反的磁畴，其退磁能粗略估计为单畴的一半： 畴璧能为： 临界半径时，这二者的能量和应该与单畴能量一样 d 第六章 技术磁化 Technical Magnetization 外磁场使磁畴结构变化，在磁场方向出现不为零的磁化强度ΔMH： 畴壁移动过程；磁化矢量转动过程； 顺磁磁化过程 磁化过程概述 Si-Fe晶体的畴壁位