固体的磁性和磁性材料.PDF

第6 章 固体的磁性和磁性材料 §6.1 固体的磁性质及磁学基本概念 6.1.1 固体的磁性质 某些无机固体并不像其他所有物质那样表现出抗磁性（Diamaganetism ）,而是呈现出 磁效应。这些无机固体往往是以存在不成对电子为特征的，这些不成对电子又常常是处在 金属阳离子中。因此，磁行为主要限制在过渡金属和镧系金属元素的化合物上。它们中许 多金属原子具有不成对的d 和f 电子，就可能具有某些磁效应。 我们知道，电子有自旋，形成自旋磁矩。在不同的原子中，不成对电子可以随机取 向，此时材料就是顺磁的（Paramagnetic ）；如果不成对的电子平行地排成一列，材料就有 净的磁矩，这是材料是铁磁性的（iferromagnetic ）；相反，不成对电子反平行排列，总磁 矩为零，材料就呈现反铁磁性为（Antiferromagnetic ）；如果自旋子虽是反平行排列，但两 种取向的数量不同，会产生净的磁矩，材料就具有亚铁磁性（Ferrimagnetic ）。图6.1 就说 明这些情形。 (a) (b) (c) (d) 图6.1 成单电子自旋取向和材料的磁性 a 抗磁性 b 铁磁性c 反铁磁性 d 亚铁磁性 磁性材料广泛地应用在电器、电声、磁记录和信息存储各方面，可以说，现代社会 离不开磁性材料。 6.1.2 磁学基本概念 1．物质在磁场中的行为 96 首先，我们讨论不同材料在磁场中的行为。如果磁场强度为H ，样品单位体积的磁 矩为I，那么样品的磁力线密度，即所谓磁通量 （Magnetic induction ）B 为： B = H + 4 πI 6.1.1 导磁率（Permeability ）P 和磁化率（Susceptinity）K 定义为： B P = = 1 + 4 πK 6.1.2 H I K = 6.1.3 H 摩尔磁化率χ为 κM χ= 6.1.4 d 式中M 是分子量，d 式样品密度。根据、K 、χ及其与温度和磁场的依赖关系可以区 分不同种类的磁行为，这总结在表6.1 中。 表6.1 磁化率与磁行为类型 磁性种类 典型的χ值 χ随温度的变化 χ随场强的变化 -6 抗磁性 -1 ×10 无变化 无关 -2 顺磁性 0~10 减小 无关 -2 -6 铁磁性 10 ~10 减小 无关 -2 反铁磁性 0~10 增加 有