概念、软磁和硬磁

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1、磁性材料Office:6358MobilePhone:15807186029Email:zludavid@live.com卢志红大纲磁性的基础1次课铁磁性与铁磁材料1次课软铁材料硬磁材料薄膜磁性材料基础1次课薄膜磁性材料的制备方法2次课薄膜磁性器件与制备方法1次课磁性发现和早期应用几千年前天然磁石Fe3O4公元前1200年金属铁前200年战国时期司南公元六世纪磁石磁化铁针（中国）指南针用于航海（磁化的铁片）物质磁性的普遍性物质磁性的普遍性首先表现在它无处不在：（1）物质的各种形态，无论是固态、液态、气态、等离子态、超高密度态和

2、反物质态都会具有磁性；（2）物质的各个层次，无论是原子、原子核、基本粒子和基础粒子等都会具有磁性。（3）无限广袤的宇宙，无论是各个天体，还是星际空间都存在着或强或弱的磁场。例如：地球磁场强度约为240A/m，太阳的普遍磁场强度约为80A/m，而中子星的磁场强度高达1013-1014A/m。物质的磁性的普遍性还表现在磁性与物质的其他属性之间存在着广泛的联系，并构成多种多样的耦合效应和双重（多重）效应（例如磁电效应、磁光效应、磁声效应和磁热效应等）。这些效应既是了解物质结构和性能关系的重要途径，又是发展各种应用技术和功能器件（例如

3、磁光存储技术、磁记录技术和霍尔器件等）的基础。磁性科学早期发展1600–威廉吉尔伯特（WilliamGilbert）《论磁》记录基本磁现象：吸引与排斥、极性、地磁、退磁等1777库仑（CharlesCoulomb）(France)证明两磁极间吸引或排斥力正比于1/d21820奥斯特（HansChristainOersted）(丹麦)证明电流可以产生磁场。第一个非天然的磁场1826安培证明电流可以产生磁场，通电的线圈与磁铁相似通过一系列经典的和简单的实验，他认识到磁是由运动的电产生的。(磁的电本质)尤为重要！！安培的分子电子说载

4、流圆线圈磁矩m=I×A(Am3)将磁性归为分子电流产生安培分子电流的假说，揭示了磁铁磁性的起源，它使我们认识到：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的．磁性的来源电子的运动产生轨道磁矩：电子绕核运动产生。自旋磁矩：电子的自旋产生。原子核磁矩原子核磁矩要比电子磁矩小三个数量级可忽略。非磁性原子总的来说，组成宏观物质的原子有两类：一类原子中的电子数为偶数，即电子成对地存在于原子中。这些成对电子的自旋磁矩和轨道磁矩方向相反而互相抵消，使原子中的电子总磁矩为零，整个原子就好像没有磁矩一样，习惯上称他们为非磁原子。偶数电子的

5、原子并不都是非磁性原子，例如：1）碱土金属2）一些过渡元素磁性原子另一类原子中的电子数为奇数，或者虽为偶数但其磁矩由于一些特殊原因而没有完全抵消使原子中电子的总磁矩（有时叫净磁矩，剩余磁矩）不为零，带有电子剩余磁矩的原子称作磁性原子原子磁性的基础知识原子的电子轨道Fe：原子序数26每个轨道电子数：2n2核外电子排列：电子层与亚电子层每个亚层:(l+1)(l+2)(l=0、1、2、3）泡利不相容原理一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个电子1s2s22p63s23p63d64s2+262821

6、4物质磁性的起源磁性的起源“结构决定性质”。磁性当然也是由物质原子内部结构决定的。原子结构与磁性的关系可以归纳为：（1）原子的磁性来源于电子的自旋和轨道运动；（2）原子内具有未被填满的电子是材料具有磁性的必要条件；（3）电子的“交换作用”是物质具有磁性的根本原因电子交换作用原子内具有未成对的电子使得原子的固有磁矩不为零是物质磁性的必要条件。但是，由于近邻原子共用电子（交换电子）所引起的静电作用，及交换作用可以影响物质的磁性。交换作用所产生能量，通常用A表示，称作交换能，它取决于近邻原子未填满的电子壳层相互靠近的程度，并决定了原

7、子磁矩的排列方式和物质的基本磁性。一般地：当A大于零时，交换作用使得相邻原子磁矩平行排列，产生铁磁性。当A小于零时，交换作用使得相邻原子磁矩反平行排列，产生反铁磁性。当原子间距离足够大时，A值很小时，交换作用已不足于克服热运动的干扰，使得原子磁矩随机取向排列，于是产生顺磁性。描述磁性的基本量磁场强度：描述空间某一点磁场的大小和方向，用H表示。磁化强度：指磁体内部单位体积的磁矩矢量和，用M表示，它反映出磁体的磁性强弱程度。磁感应强度：磁感应强度B的定义是：B=µ0(H+M)，其中µ0是一个系数，叫做真空磁导率。磁化率与磁导率磁化

8、率:磁导率:描述材料磁性的重要参数。二者实际上代表了磁性材料被磁化的容易程度，或者说是材料对外部磁场的灵敏程度。是磁化曲线上任意一点上B和H的比值。材料的磁性类型：顺磁性抗磁性反铁磁性亚铁磁性铁磁性顺磁性顺磁性物质的主要特征是，不论外加磁场是否存在，原子内部存在永久磁矩。但在