《磁性薄膜基础》PPT课件

《《磁性薄膜基础》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、磁性薄膜材料基础磁性材料的低维化三维二维一维零维块状晶体各种薄膜纳米线,纳米管纳米颗粒,纳米点低维磁性材料二维磁性薄膜一维纳米线零维纳米点以及纳米颗粒低维化的意义量子尺寸效应特殊的性能任何物质的颗粒的大小达到纳米级时都会产生表面效应、小尺寸效应和量子效应。这就使纳米材料具有许多优异的性质同时许多宏观尺度上有效的规律、定理、方式、方法，在纳米世界都将不再适用，纳米技术使世界的面目焕然一新。与半导体工艺结合有利于器件的小型化应用纳米技术可以大大减小电子器件、集成电路的体积．优化其性能磁性材料薄膜化薄膜磁性的研究始于上世纪40年代到现各种大块材料都以其薄膜形态存在并表现出优异和独

2、特的磁性，如各向同性磁电性，同时还出现人工设计的超晶格常称之为多层膜、三层膜、隧道结膜和基于磁电阻效应的磁电子学。磁性薄膜在磁记录和磁光存储技术方面已有广泛的应用。基于磁性薄膜的各种磁性传感器在各个领域都起着很大的作用。薄膜可设计性由于薄膜材料性能受制备过程的影响，在制备过程中多数处于非平衡状态，因而可以在很大范围内改变薄膜材料的成分、结构，不受平衡状态时限制，所以人们可以制备出许多块体难以实现的材料以获得新的性能：可以在很大范围内将几种材料掺杂在一起得到均匀膜，而不必考虑是否会形成均匀相，这样就能较自由地改变薄膜的性能。根据需要可以得到单晶、多晶、和非晶的各种结构薄膜。通

3、过沉积速率的控制可以容易得到成分不均匀分布的薄膜，如梯度膜等。还可以容易地将不同材料结合一起制成多层结构的薄膜。磁性薄膜材料厚度在1微米以下的强磁性（铁磁性和亚铁磁性）材料。一般在几纳米到几百纳米。各种磁性材料几乎都可制成成分和厚度可以控制的磁膜材料。一般按材料性质分为金属和非金属磁膜材料；按材料组织状态分为非晶、多层调制和微晶磁膜材料。磁性薄膜的一些特点在薄膜的厚度方向上只有一个磁畴，在静态条件下薄膜的磁化强度一般是在平面上。(有例外）薄膜平面上的退磁因子极小（约为10-3-10-5），而在垂直于薄膜的方向上却等于1。薄膜内无涡流产生，直到超高频频段都是如此。由于磁畴结构

4、的特点，薄膜的本征铁磁谐振频率较之厚实的铁磁体大10-100倍，因此，在高频时薄膜仍保持甚大的磁导率。在脉冲和正弦交变磁场中，磁薄膜反复磁化极快且损耗很小。在许多磁薄膜平面上具有明显的磁各向异性；许多磁薄膜都有矩形磁滞回线。（可以设计和控制）磁性薄膜的应用广泛应用于各个领域。磁性薄膜的各向异性（一）按来源分磁晶各向异性形状各向异性诱发各向异性应力引起的各向异性交换各向异性（二）按特性分单轴各向异性单向各向异性体各向异性表面各向异性磁晶各向异性由材料的晶体结构引起Fe(K1>0)Ni(K1<0)起因:电子的自旋-轨道耦合轨道与局域环境的相互作用(晶格场)非球形的原子轨道(Lz

5、0)and非球形分布的晶格场。应力引起的各项异性磁致伸缩效应：在磁场的作用下，材料的尺寸发生改变。导致的原因是自旋-轨道与晶格场的相互作用.由于自旋-轨道的相互作用，使电子轨道放生畸变，从而引起了晶格的形变。磁致伸缩的各向异性表面各向异性在表面或者界面,晶格对称的破缺导致表面各向异性，其对称轴位于表面法线方向。当Ks>0,易轴沿表面法向，---易法向当Ks<0,难轴沿法相---易平面诱发各向异性磁场退火配对有序化交换各向异性1956年，IBM的MeiklejohnandBean发现铁磁薄膜与反铁磁薄膜的交换耦合作用磁滞回线发生偏置（交换偏置）Co/CoO交换偏置的机理没抵

6、消界面完全抵消界面一般认为要产生交换偏置必须反铁磁在界面磁距不完全抵消,完全抵消界面将不产生交换偏置。多晶界面由于有缺陷等使得自旋不完全抵消交换偏置的实现交换耦合不一定能产生偏置矫顽力增大在磁场中将薄膜在磁场中设定方法：加温，温度T>TN在磁场中冷却体各向异性例子:磁晶各向异性控制的等轴磁铁矿颗粒有四个易磁化轴，而不象单轴颗粒只有两个。易磁化轴与外加磁场之间的最大夹角为55。因此，没有通过原点的单个回线。xzyK1>0,K2=0K1<0,K2=0单轴各向异性各向异性能量1)K1>0K2=0磁场沿易轴方向此回线为具有单轴各向异性的单畴颗粒的回线回线与磁场方向的关系易轴

7、u=K1sin2+K2sin4+...(更高阶向以般可以忽略)K2≠0情形4)K1<0,K2>½

8、K1

9、EnergysurfaceEasyplane(=90o)3)K1<0,K2=0:u=-

10、K1

11、sin2=+

12、K1

13、cos2(+constant)与扁球体的形状各向异性类似.2)K1>0,K2>0:u=

14、K1

15、sin2+

16、K2

17、sin4磁性薄膜中的各种能量交换能磁晶各向异性能磁弹性能静磁能（退磁场）塞曼能交换能交换能的作用是让相邻的磁矩沿同一方向排列常数A用以量度交换作用的强弱磁弹性能和塞曼能磁弹性能