材料化学 chapter3-磁性材料.ppt

第三章 磁性材料 制备方法： （3）电子束蒸发沉积： 在真空中采用电子束照射使材料气化，然后沉积。此方法的特点是可以形成一定组成的合金层。 基底 电子束蒸发沉积 制备方法： （4）直流/射频溅射 在真空下，利用惰性气体产生一个等离子体，让等离子体轰击靶材料，把金属原子击出，然后沉积在基质上。等离子体是由直流或射频电流产生。 金属离子 金属靶材料 基质 气态离子 (等离子体) 制备方法： （5）外延法 气相高真空分子束外延：在很高的真空条件下，分子束中原子或分子落在清洁的基地上，层层成膜，且可用原位装置直接对膜进行检查。分子束外延技术可制备几层到几十层分子厚的超薄膜。 液相外延使材料熔融为液态，在温度略降至物种达到过饱和条件下，将清洁基片浸入使材料外延生长于基片上，可制备铁氧体薄膜。 3.6 特殊磁性材料和他们的应用 （1） 压磁材料-也叫磁致伸缩 材料，它是一种能完成磁能和机械能转换的材料。 特点： ① 室温下应变值大；② 能量密度高；③ 响应快（us级）；④ 输出力大。 用途： 液流控制元件 控制液体的流动常用阀门、泵等设备。由于磁致伸缩材料在磁场中能够伸缩，因此可以做成阀芯来启闭阀门。 用途： 微型行走装置 采用物理溅射法在非磁性基片上制得稀土-铁合金的非晶态薄膜时发现其具有软磁材料性质。在常温下较低的磁场中就能产生相当大的磁致伸缩效应，被称之为超磁致伸缩材料。 3.6 特殊磁性材料和他们的应用 （2） 距磁材料-由它的磁滞回线得名，看起来几乎是个距形。Br≈Bs， Br/ Bs=0.8,它是磁存储材料。 特点： ① Br高，接近饱和磁感应强度，磁能积高，这样可以获得强的信号和弱的噪音；② 矫顽力低，可以降低存储的功率；③ 对环境和温度稳定；有铁氧体和合金两类：过渡金属铁氧体(Mg, Mn)Fe2O4以及(Li, Mg, Fe) Fe2O4;合金有Fe-Ni磁性薄膜和Fe-Ni-Co-Mn等。 3.6 特殊磁性材料和他们的应用 （3） 旋磁材料及其在微波中的应用-电磁波在其中可以传播，但偏振面会旋转。可制成微波器件，用于雷达、通讯、导航、遥测等电子设备中。 特点： ① 共振线宽度要窄以降低磁损耗；② 饱和磁化强度要适当，以适应各波段的需要；③ 居里温度高，这样对温度稳定性好，能在较高的温度下工作 ④电阻高，降低涡流损失。尖晶石型(Mg, Mn)Fe2O4，Ni铁氧体，石榴石型的含稀土的铁氧体(Y3Fe5O12)。 3.6 特殊磁性材料和他们的应用 （4） 磁流体发电-将高温等离子体喷入磁场，在洛仑兹力的作用下，带正负电荷的粒子分别反向运动，各自聚集到电极上，将电极外接负载，就能输出电能。 负 载 等离子体 磁极 3.6 特殊磁性材料和他们的应用 （5） 磁流体潜艇-设置为一个电场和一个磁场，当水流过电场时，海水被电离，带电荷的海水经过磁场，在强磁场的作用下，受洛仑兹力的作用，加速从艇尾的管子流出，用反作用力推动潜艇前行。 缺点：海水在电离时产生氢气，显出航迹；磁场强，需要屏蔽。 第四章 分子电子学材料 4.1 分子电子学兴起 半导体电子学在微处理器方面的局限性？ 分子电子学的优势？ 分子电子学的特点 与目前的微电子线路加工技术不同，分子电子学以分子为基础，制作方法为化学合成，能实现完全相同的分子合成。 分子电子学是由小到大、又下到上组装能逻辑电路，采用特殊的方法来构筑新型的集成电路乃至芯片，完全不同与半导体电路在硅片上做各种处理的方法。 大小的问题。分子小到1-10nm，而现在研究中的电子分子开关越10-100nm。所以分子芯片比硅制的芯片要紧凑的多，能实现更大规模的集成。 4.2 分子电子学的诞生过程 Air Aviram和Mark Ratner首先提出关于单分子可能有电子器件的类似行为。 1998年，合成第一个具有电子器件开关行为的分子合成出来 1999年，正式在SCIENCE上报道第一个可逆的分子开关，分子电子学技术进入一个时间和发展的阶段。 4.3 分子开关 手性 烯 开关 Chiro optic ene 手性分子结构 X H Y Z Y X Z H 胺类分子结构-NR3 左向偶极 过渡态镜面 右向偶极 N︰ R R R R R R N︰ R R R 胺类分子结构-NRST 左向偶极 过渡态镜面 右向偶极 N︰ R S T R S T N︰ R S T 简化后分子的两种偶极方向和中间过渡态 左向偶极 过渡态镜面 右向偶极 分子开关的两种状态 X H Y Z 0 1 能阱 能垒 能阱 能量 左手状态 右手状态 分子的势能曲线示意图 4.4 设计中的手性烯分子开关 单摆运动？ 手性分子的势能