《感生各向异性》由会员分享，可在线阅读，更多相关《感生各向异性（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1、磁退火效应：、磁退火效应： Fe-Ni合金在外磁场下退火（缓慢冷却） 在Fe-Ni合金系中，富镍相(21.5wtFe)有高导磁率，称坡莫合金。只有高温下淬火，才能得到高磁导率。中等温度缓慢退火，大大降低磁导率（大多数磁性合金退火提高磁导率）第二节、感生磁各向异性第二节、感生磁各向异性平行于磁场方向垂直磁场方向无磁场Ni3Fe合金不同退火速度，K1的变化2、机理：、机理：( 1 )( 1 )超晶格的形成：超晶格的形成：有序相的产生导致各向异性的消失，有序相的产生导致各向异性的消失， 有序有序-无序转变温度大约无序转变温度大约4900C。 ( 2 )( 2 )方向有序方向有序- -原子对模型原
2、子对模型：近角观察到完全有序态时，感生各向异性反而趋于消失。因此试图用方向有序来解释。假定铁镍合金中有各向异性分布的Ni-Ni ,Fe-Fe 和Ni-Fe原子对，而且Ni-Fe原子对的键长短。这样方向有序引起晶格畸变，通过磁弹性能产生感生各向异性。无序完全有序方向有序( 3 )Kaya 假设，有序化是通过不同体积的有序相的长大来进行 并且用笫二相的形状各向异性解释了这种感生各向异性。 设第二相磁化强度为Is ,不同于基体Is 。退磁因子Nz( Nz1/3 ),不管Is相对于Is有多大，这种感生各向异性的易轴总是在磁场退火的磁场方向。为第二相的体积分数。( AlNiCo5 )静磁能表示为以上几种
3、模型可以帮助了解磁场退火效应。(4) (4) 单原子模型单原子模型 例如最常见的在铁中加入微量的碳原子，碳原子不是替代铁原子晶格位置，而是在间隙位置。在磁场作用下，由于磁致伸缩碳原子将处在能量最低的位置，而感生出各向异性。FeCxyzzCy-I IHd1、退磁场与磁化强度成正比、退磁场与磁化强度成正比N为退磁因子，决定于样品的形状。为退磁因子，决定于样品的形状。 长而细的棒长而细的棒N=0，粗而短的棒粗而短的棒N很大。很大。 第三节第三节 形状各向异性形状各向异性退磁能为例如，对x方向的细长针形：Nx=0,Ny=Nz=1/2xyzzyx对非球形样品，各个方向的退磁场不一样，导致各方向磁性能量不
4、一样。设样品在x,y,z方向的退磁场系数为Nx , Ny , Nz ,退磁场为 单轴各向异性的表达式：EA=Kusin2 ,与Ed比较得：对于薄板(xy面)，退磁场系数：Nz=1 ,Nx=Ny=0 =0 ,垂直x-y面，能量最高； =/2 ,平行x-y面时能量最低。因而面内磁化是最容易的方向。如果Is比较小时，垂直和面内退磁能的差也比较小。 利用形状各向异性的一个典型例子就是AlNiCo5永磁合金。该合金除了Fe以外，含有Al,Ni和Co 。在13000C以上是体心立方结构的均匀固溶体，但在9000C以下，脱溶成两相。通过磁场冷却，感生出一种易轴平行于冷却时所加磁场方向的各向异性。由电镜照片看
5、到针状脱溶物，针状相是含较多Fe和Co的强铁磁相，基体是含较多Al和Ni的弱磁相。其中Is与Is分别为基体和析出相的饱和磁化强度，为析出颗粒的体积分数，Nz是单个弧立析出粒子沿长轴方向的退磁因子。这种脱溶称为斯皮诺答尔( spinodal )分解。3、交换各向异性 Maiklejohn与Bean发現，颗粒直径为10-100nm的轻微氧化的Co粉，在磁场下从室温冷却到770k时，表現出单向各向异性单向各向异性( unidirectional anisotropy )。这种各向异性，驱使磁化强度沿着冷却时所加的外场方向。CoO是反铁磁性，在冷却过程中，反铁磁自旋结构在奈尔点( 低于室温 )形成时，
6、由于在外场作用下，表面处的Co2+的自旋与颗粒中Co的自旋必定平行排列。这样产生的各向异性能可表示为 Kd的值为1x10-5 Jm-3的数量级，它取决于颗粒的总表面积，因面依赖颗粒尺寸。在该材料中，磁滞回线偏移原点，这是因为Co粒子的磁化强度趋向于外磁场的正向，在反向磁化时，为了使磁化强度反转到负方向，必须在负方向施加一个额外的场，也就是交换各向异性产生的交换场。H交换在77K温度下，轻微氧化的Co粉的磁滞回线 实线：磁场中冷却；虚线：无外场下冷却。 4 、光感生磁各向异性 在磁场下用光照射一些透明的铁磁体，会感生出一种各向异性，称为光感生磁各向异性( photoinduced magneti
7、c anisotropy )。频率为的光能量为h，对于波长为600nm的可见光，光量子能量h为3.3x10-19 J=2.1ev 。相当于24000K。因此，如果电子吸收了这种光子，它就有足够多的能量耒克服将电子束缚于原子中的结合能。 光磁效应之一为光磁退火( photomagnetic annealing )，这种退火是用非偏振光照射一种合适材料，形成一种新的离子分布，从而使自发磁化强度稳定下耒。另外一种光磁效应为偏振相关光感应效应( polarization-dependent photoinduced effect，在该效应中，偏振光可以选择性的激发某些晶位上的离子中的电子。 在YIG中
8、，Fe3+ 占据24d和16a晶位，比例为3：2，且自旋反平行，表现出亜铁磁性。非磁性Y3+离子占据24位。这种分布可用下式表示 当Si 离子( X )进入YIG中后，会有选择的占据24d位离子分布为 24C, 16A, ( ) 24d 在光磁场退火中，从Si4+离子周围的Fe2+离子激发出的电子，将聚集于最稳定的位置，从而增加了易轴平行于磁化强度方向的Fe2+离子数。换句话说，通过光照，沿磁化强度方向感生出了各向异性。激发出电子的晶位，称之为光磁中心( photomagnetic center )。 在高温下，16a位上的Fe2+和Fe3+离子随机分布，随着温度的降低，Fe2+离子由于静电相
9、互作用，被吸引向24d位上的Si4+。Fe2+所处的八面体中心，由于前面讲的静电相互作用，而发生畸变，平行于( 111 )面的边长为2.68，而其它边长为2.99。从而Fe2+这个特殊的16a位，111轴是一个特殊轴，就是该位上Fe2+的易轴。5、轧制磁各向异性 恒磁导率铁镍钴合金，成分为50Fe-50Ni，首先经过强冷轧，然后再结晶产生(001)100的晶体织构，最后再次冷轧，厚度减少50。这样制成的片材，呈现出大的单轴磁各向异性，其易轴位于轧制面内，但垂直于轧制方向。平行于冷轧方向磁化完全通过磁畴转动末实现，从而导致线性磁化曲线。 轧制磁各向异性的大小，要比磁场退火产生的大50倍。其机理，近角提出滑移感生各向异性。一般发生弹性形变时，晶体的一部分会沿着某个特定的晶面和晶向相对于另一部分滑移，这个特定的晶面和晶向，称为滑移面和滑移方向。例如A3B型超晶格中，通过滑移面出现了许多BB原子对，未滑移的部分没有BB对，故BB对的分布构成了各向异性，即方向有序。易轴
