铁磁性 磁性耦合机理
交换耦合铁磁和反铁磁
交换耦合铁磁和反铁磁1.引言1.1 概述概述交换耦合铁磁和反铁磁是材料科学领域中的重要研究方向。
交换耦合指的是通过材料内部的交换相互作用实现的磁性耦合现象，而铁磁和反铁磁则是常见的磁性材料类型。
在交换耦合铁磁材料中，交换相互作用将铁磁性颗粒相互连接，使其在外界磁场作用下呈现统一的磁化方向。
这种铁磁相互连接的效应可以应用于磁性材料的储存、传输和传感等方面。
交换耦合铁磁材料由于具有较大的矫顽力和饱和磁化强度，被广泛应用于磁存储领域，如硬盘驱动器和磁带等。
而反铁磁材料则是一种在外界磁场作用下呈现反平行磁化方向的材料。
在这种材料中，相邻磁性原子的磁矩呈现相互抵消的关系，从而产生零磁矩的效果。
反铁磁材料在信息存储领域也有着重要的应用，例如磁性传感器和磁记录材料等。
本文将详细介绍交换耦合铁磁和反铁磁的性质、结构以及其在材料科学中的应用。
首先，将对交换耦合铁磁和反铁磁的基本概念和原理进行阐述。
然后，将针对这两种材料的制备方法和表征技术进行介绍。
最后，将重点关注交换耦合铁磁和反铁磁在磁性材料领域的应用前景，并对未来的研究方向进行展望。
通过对交换耦合铁磁和反铁磁的深入了解，不仅可以为材料科学领域中的磁性材料研究提供参考，还可以为磁存储技术和磁传感器技术的发展提供理论基础和技术支持。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以如下所示：2. 文章结构本文主要介绍了交换耦合铁磁和反铁磁的相关概念、性质和应用。
具体结构如下：2.1 交换耦合铁磁在此部分中，将详细介绍交换耦合铁磁的基本概念和定义。
首先，将介绍交换耦合的概念，包括交换能和交换场的定义以及其作用机制。
接着，将讨论铁磁材料的基本性质，如磁矩、居里温度以及铁磁材料的分类。
在此基础上，将具体介绍交换耦合铁磁的特性和研究方法，包括磁化曲线的分析、磁畴结构以及交换耦合现象的测量方法。
最后，将探讨交换耦合铁磁的应用领域，如磁存储器件、磁传感器等。
2.2 反铁磁在此部分中，将详细介绍反铁磁的基本概念和性质。
磁耦工作原理-概述说明以及解释
磁耦工作原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述磁耦是一种通过磁场的作用将信号或功率传输的装置。
它由一个主动端和一个被动端组成，主动端和被动端之间没有电气连接。
磁耦利用磁场的耦合效应，在电磁感应的基础上实现信号的传输和隔离。
磁耦的工作原理是基于法拉第电磁感应定律和电磁感应耦合制动效应。
当主动端通电时，形成的磁场通过铁芯传播到被动端，从而在被动端产生感应电动势。
这个感应电动势可以用于传输信号或功率。
磁耦的铁芯起到了传导磁场和隔离信号的作用，使得主动端和被动端之间没有直接的电气连接。
磁耦具有很多优点。
首先，磁耦的传输效率较高，能够实现高性能的功率传输和信号传输。
其次，磁耦具有电气隔离的功能，能够有效地隔离电气噪声和干扰。
此外，磁耦具有体积小、重量轻、结构简单等特点，便于集成和应用。
然而，磁耦也存在一些局限性。
首先，由于磁场衰减的影响，磁耦在传输距离上有一定的限制。
其次，磁耦对频率的适应性较差，对于高频信号的传输效果较差。
此外，磁耦在温度变化和外界磁场干扰下的性能稳定性也受到一定的影响。
未来，磁耦技术还有很大的发展空间。
随着科技的进步，磁耦的传输效率和频响特性将得到进一步提升。
磁耦也将在更多领域得到应用，例如电力系统中的能量传输、电动车的无线充电等。
因此，磁耦作为一种重要的传输技术，将为各行各业的发展提供更多的可能性和便利性。
1.2文章结构1.2 文章结构:本文将分为三个主要部分来讨论磁耦的工作原理。
首先，在引言部分概述磁耦的基本概念和作用。
接着，正文部分将详细介绍磁耦的基本原理、工作过程以及广泛应用的领域。
最后，结论部分对磁耦的工作原理进行总结，并探讨其优势和局限性，同时展望其未来的发展方向。
通过逐步展开，读者将能够全面了解磁耦的工作原理及其在各个领域中的应用情况。
1.3 目的目的磁耦是一种常见的电子元件，具有广泛的应用领域。
本文旨在通过对磁耦工作原理的深入探究，全面了解磁耦的基本原理、工作过程以及应用领域。
《2024年两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》范文
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》篇一两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应一、引言随着科技的发展，铁磁/铁电复合薄膜在微电子学、光电子学、传感器等领域的应用越来越广泛。
这类复合材料因其独特的磁电耦合效应，使其在多功能器件的制造中具有极大的潜力。
本文将针对两种不同的铁磁/铁电复合薄膜，深入探讨其磁电耦合效应的特性和应用。
二、铁磁/铁电复合薄膜概述铁磁/铁电复合薄膜是一种由铁磁材料和铁电材料组成的复合材料。
其中，铁磁材料具有显著的磁性，而铁电材料则具有自发的极化特性。
当这两种材料在纳米尺度上复合时，由于它们之间的相互作用，会形成一种新的物理现象——磁电耦合效应。
三、两种铁磁/铁电复合薄膜的介绍（一）复合薄膜A复合薄膜A由铁磁材料和铅基铁电材料组成。
这种材料具有高饱和磁化强度和高介电常数等特性，因此被广泛应用于微波器件、传感器等。
其磁电耦合效应的产生机制主要是由铁磁和铁电材料的相互作用所驱动的。
（二）复合薄膜B复合薄膜B则由其他类型的铁磁材料和锆基铁电材料组成。
该类薄膜在温度和电场作用下，可以表现出良好的稳定性。
同时，由于它具有更高的热稳定性和较低的漏电流，使得其在高温、高功率的应用场合具有更强的竞争力。
四、两种复合薄膜的磁电耦合效应两种复合薄膜的磁电耦合效应主要体现在它们对外部磁场和电场的响应上。
在施加磁场时，由于铁磁材料的磁化作用，使得薄膜的电阻率、介电常数等物理性质发生变化；同时，由于铁电材料的极化作用，也会对磁场产生响应。
这种相互作用使得两种材料之间形成了一种新的耦合机制，从而产生了磁电耦合效应。
五、实验结果与讨论我们通过实验研究了两种复合薄膜的磁电耦合效应。
实验结果表明，这两种复合薄膜都具有良好的磁电耦合性能，可以有效地将磁场和电场相互转换。
其中，复合薄膜A在高频下表现出更好的性能，而复合薄膜B在高温环境下则表现更为稳定。
这些结果表明，两种薄膜各自在特定场合下的应用优势。
六、应用前景这两种铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应具有广泛的应用前景。
磁耦合原理
磁耦合原理
磁耦合原理是指利用磁场相互作用的特性，将两个或多个磁性元件耦合在一起，实现信号的传递和能量的传输的一种物理原理。
它可以实现磁场的非接触式传递，使得信号或者能量可以在空气或非磁性介质中传输，同时通过合适的设计和调节，将传输效率最大化。
磁耦合原理的基本工作原理是通过磁场的相互作用，产生磁通量的变化，从而引起导体中的感应电动势。
当两个磁性元件之间存在磁场时，它们之间会形成一个磁通路，从而导致磁通量的变化。
这个磁通量变化会引起感应电动势的产生，从而在接收端产生电流或者信号。
为了实现有效的磁耦合，通常会使用磁性材料或者磁性铁芯来增强磁场的传递效果。
磁性铁芯可以将磁场线束聚集在一起，使得磁场的传输强度和范围得到增强。
同时，通过合理设计磁性铁芯的结构和形状，可以调节磁场的分布和方向，从而实现更好的磁耦合效果。
磁耦合原理在许多领域中都有广泛的应用。
例如，在电力系统中，变压器就是利用磁耦合原理将电能从高压端传输到低压端，实现电压的升降。
在无线通信中，磁耦合原理被用于设计无线充电装置，实现对电子设备的无线充电。
此外，在传感器、电动机、电路和通信系统等领域中，磁耦合原理也得到了广泛的应用。
总之，磁耦合原理是一种利用磁场相互作用的特性，实现信号
和能量传输的物理原理。
通过合理设计和调节磁场，可以实现高效的磁耦合效果，从而在各个领域中得到广泛的应用。
磁信号耦合规律
磁信号耦合规律全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：磁信号耦合规律是指当两个磁体之间存在一定的距离时，它们之间会发生相互作用并产生磁信号的传递现象。
这种现象往往在磁共振成像、磁电感应等领域得到广泛应用。
以下将从磁信号耦合规律的基本原理、影响因素和应用方面进行探讨。
磁信号耦合规律的基本原理是通过磁场的相互作用实现磁信号的传递。
在两个磁体之间存在一定距离时，它们之间会相互影响并产生磁场。
磁场的强度和方向决定了磁信号的特性，当两个磁体之间的距离越近，它们之间的磁场相互作用就越强，从而产生更加明显的磁信号。
而当两个磁体之间的距离越远，它们之间的磁场相互作用就越弱，导致磁信号传递的效果变差。
磁信号耦合规律受到多种因素的影响，其中包括磁体的形状、大小、材质等。
不同形状的磁体之间会产生不同的磁场结构，从而影响磁信号的传递效果。
磁体的大小和材质也会对磁信号的传递产生影响，一般来说，磁体的大小越大，材质越好，磁信号传递的效果就越好。
外部环境的温度、湿度等因素也会对磁信号的传递产生一定的影响。
磁信号耦合规律在许多领域都有着重要的应用价值。
在医学影像学中，磁共振成像技术利用磁信号耦合规律实现对人体内部组织结构的非侵入式显像，从而为临床诊断提供了重要依据。
在电子通讯领域，磁信号耦合规律被广泛应用于无线通信、磁力传感器等设备中，实现了无线通信信号的传递和检测。
磁信号耦合规律还可以应用于物流、控制系统等领域，实现信息的传递和控制。
第二篇示例：磁信号耦合规律是指在磁场中不同磁性元件之间相互作用的规律。
磁性元件包括磁铁、电磁铁、磁性材料等，它们可以产生磁场，同时也可以受到外部磁场的影响。
磁信号耦合规律研究的是这些磁场之间的相互影响关系，以及如何利用这些影响来实现各种功能。
磁信号耦合规律在许多领域都有重要应用，例如磁存储、磁传感器、电磁波通讯等。
在磁存储中，磁信号耦合规律可以帮助我们了解磁性介质中记录的信息是如何读取和写入的；在磁传感器中，可以帮助我们设计出更加灵敏和稳定的传感器；在电磁波通讯中，可以帮助我们传输和接收磁信号。
磁信号耦合规律
磁信号耦合规律⼀、引⾔磁信号耦合是指磁场中不同物理量之间的相互作⽤，使得⼀个磁场的磁信号传递到另⼀个磁场的过程。
这种耦合现象在电磁学、电⼦学、通信等领域中具有⼴泛的应⽤。
本⽂将详细探讨磁信号耦合的规律，包括耦合机制、耦合强度、耦合效率等，以期为相关领域的研究和应⽤提供参考。
⼆、磁信号耦合机制磁信号耦合的主要机制包括磁场互感、电流感应以及磁电阻效应等。
磁场互感是指⼀个线圈中的磁场发⽣变化时，会在另⼀个线圈中产⽣感应电动势，从⽽实现磁信号的传递。
电流感应则是当导体中的电流发⽣变化时，会在导体周围产⽣磁场，从⽽影响其他导体的磁通量。
磁电阻效应则是利⽤不同材料的磁电阻特性，通过改变磁场强度来改变电阻值，从⽽实现磁信号的检测和转换。
三、磁信号耦合强度磁信号耦合的强度主要取决于磁场源的强度、耦合距离、耦合介质的磁导率以及被耦合物体的尺⼨和形状等因素。
在磁场互感中，耦合强度与线圈的匝数、线圈之间的距离、线圈的相对位置等因素有关。
在电流感应中，耦合强度与电流的强度、导体的尺⼨和形状、导体之间的距离等因素有关。
在磁电阻效应中，耦合强度与材料的磁导率、磁场强度以及材料的物理特性等因素有关。
四、磁信号耦合效率磁信号耦合效率是指磁信号传递过程中的能量损失与总能量之⽐。
提⾼磁信号耦合效率是相关领域研究的重点之⼀。
影响磁信号耦合效率的因素主要包括磁场源的效率、耦合距离、耦合介质的损耗、被耦合物体的损耗等。
为了提⾼磁信号耦合效率，可以采⽤⾼磁导率、低损耗的耦合介质和被耦合物体，优化磁场源的结构和尺⼨，减⼩耦合距离等措施。
此外，可以采⽤先进的信号处理技术和算法，以提⾼磁信号的信噪⽐和抗⼲扰能⼒，从⽽提⾼磁信号耦合效率。
五、应⽤实例磁信号耦合在许多领域中都有⼴泛的应⽤，如电磁感应加热、电磁悬浮与推⼒系统、变压器、传感器等。
以变压器为例，其⼯作原理就是基于磁场互感来实现电能传输和转换的。
变压器主要由原边线圈和副边线圈组成，当原边线圈通⼊交变电流时，会在其周围产⽣交变磁场，该磁场通过磁场互感作⽤将磁信号传递给副边线圈，副边线圈中便会产⽣感应电动势，从⽽实现电压的转换和传输。
磁力耦合 传动 原理
磁力耦合传动原理Magna Drive 磁力耦合器美国Magna Drive 磁力耦合驱动技术在1999年获得了突破性的进展。
该驱动方式解决了旋转负载系统的轴心对中、软启动、减振、调速、及过载保护等问题，并且使磁力驱动的传动效率大大提高，可达到98.5%.该技术现已在各行各业获得了广泛的应用并且对传统的传动技术带来了崭新的概念，在传动领域引起一场新的革命。
美国海军经过两年多的验证，在2004年3月，该产品成功通过了美国海军最严格的9-G抗震试验，美国海军对该技术产品实现了批量采购。
1、涡流式磁力耦合工作原理Magna Drive磁力耦合调速驱动是通过导磁体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的扭矩传输。
该技术实现了电动机和负载侧没有机械联接。
其工作原理是一端稀有金属氧化物硼铁钕永磁体和另一端感应磁场相互作用产生扭矩，通过调节永磁体和导磁体之间的气隙就可以控制传递的扭矩，从而实现负载速度调节。
Magna Drive磁力耦合调速驱动器主要由铜转子、永磁转子和控制器三部分组成。
铜转子固定在电动机轴上，永磁转子固定在负载转轴上，铜转子和永磁转子之间有间隙（称为气隙）。
这样电动机和负载由原来的机械联接转变为磁联接，通过调节永磁体和导磁体之间的气隙就可实现负载轴上的输出扭矩变化，从而实现负载转速变化。
由上面的分析可以知道，通过调整气隙可以获得可调整的、可控制的、可重复的负载转速。
磁感应是通过磁体和导体之间的相对运动产生。
也就是说，磁力耦合调速驱动器的输出转速始终都比输入转速小，转速差称为滑差。
通常在电动机满转时，Magna Drive ASD(大功率调速型磁力耦合器（ASD）)的滑差在1%--4%之间。
通过Magna Drive ASD输入扭矩总是等于输出扭矩，因此电动机只需要产生负载所需要的扭矩。
Magna Drive ASD传输能量和控制速度的能力不受电动机轴和负载轴之间由于安装未对准原因而产生的小角度或者小偏移的影响，排除了未对准而产生的振动问题。
pt铁磁谐振产生的原因
pt铁磁谐振产生的原因
PT铁磁谐振是指在PT铁磁材料中，当该材料受到外加交变磁场作用时，它的磁化强度随着外加磁场频率的变化而发生共振现象。
PT铁磁谐振产生的原因如下：
1. 磁性材料的磁滞回线特性：PT铁磁材料的磁滞回线特性使
得其磁化强度在交变磁场作用下会有滞后效应。
当外加磁场频率接近PT铁磁材料的自然频率时，磁化强度会迅速增加，产
生较大的磁响应。
2. 自旋-声子耦合效应：PT铁磁材料中自旋与晶格之间存在相
互作用，这个相互作用可以通过自旋-声子耦合实现。
当外加
磁场频率接近PT铁磁材料的自然频率时，自旋和声子之间的
耦合效应会增强，从而引起材料的共振反应。
3. 核自旋的Larmor共振：PT铁磁材料中的原子核也会产生自旋，当外加磁场频率接近材料的Larmor共振频率时，原子核
自旋会在外磁场的作用下发生共振，从而引起材料的共振现象。
以上是PT铁磁谐振产生的主要原因，这些原因使得PT铁磁
材料在特定频率下对外加交变磁场具有较大的响应。
铁磁性磁性耦合机理PPT培训课件
• 引言 • 铁磁性基础知识 • 磁性耦合机理 • 铁磁性磁性耦合应用 • 案例分析 • 结论与展望
01
引言
主题简介
铁磁性磁性耦合机理
铁磁性材料在磁场中的行为和相互作 用，以及由此产生的物理和工程应用。
铁磁性材料
磁性耦合
不同铁磁性材料之间或同一材料内部 由于磁场相互作用而产生的力、能量 和信息传递现象。
磁力轴承
磁力轴承是一种利用磁场力支承转轴的 轴承。与传统的滚动轴承和滑动轴承相 比，磁力轴承具有无磨损、寿命长、维
护简单等优点。
在磁力轴承中，铁磁性材料制成的转轴 和永磁体之间相互作用产生支承力。通 过调整磁场强度和分布，可以精确控制 转轴的支承状态，使其具有良好的稳定
性和动态性能。
磁力轴承广泛应用于精密机械、航空航 天、数控机床等领域。随着技术的不断 发展，铁磁性材料的性能和制备工艺也 在不断改进，为磁力轴承的发展提供了
磁力泵
磁力泵是利用磁场力传递能量的流体输送机械。在磁力泵中 ，铁磁性材料制成的叶轮和泵壳内的永磁体相互作用，实现 能量的传递和转化。
磁力泵具有结构紧凑、密封性好、无泄漏等特点，广泛应用 于化工、制药、石油等领域。在磁力泵的设计和制造过程中 ，需要充分考虑铁磁性材料的磁性能以及叶轮和永磁体的匹 配关系，以确保泵的高效、稳定运行。
相关领域的深度融合，共同推动科学技术的发展。
THANKS
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06
结论与展望
铁磁性磁性耦合的重要性和应用前景
总结词
铁磁性磁性耦合在能源、通信、交通等领域具有广泛的应用前景，其重要性不 容忽视。
详细描述
铁磁性磁性耦合作为一种新型的物理现象，在能源转换与传输、微波通信、磁 浮交通等领域展现出巨大的应用潜力。随着技术的不断进步，铁磁性磁性耦合 的应用前景将更加广阔。
铁电铁磁耦合
铁电铁磁耦合一、引言铁电和铁磁现象是两种基本而典型的物理现象，在很多材料中同时出现，通常是由于复杂的相互作用产生的。
随着科技的发展，研究者们开始注意到一些材料既具有铁电性，又具有铁磁性，这种同时具有铁电和铁磁性质的材料被称为铁电铁磁材料。
近年来，铁电铁磁耦合现象引起了广泛关注，其在信息存储、传感器、能源转换等领域具有巨大的应用潜力。
本文将对铁电铁磁耦合的原理、特性、应用领域及研究进展进行探讨和展望。
二、铁电铁磁耦合的原理铁电性是指某些特定材料在特定条件下能产生自发极化，并且其极化状态可以在外电场作用下发生改变的性质。
铁磁性是指材料能被外部磁场磁化的性质，通常在材料中存在大量的磁性原子或分子的排列。
当材料同时具有这两种性质时，即被称为铁电铁磁材料。
铁电铁磁耦合是指铁电和铁磁两种性质之间的相互作用。
这种耦合的产生通常是由于材料内部电子的重新排列和晶格结构的改变，使得极化状态和磁化状态相互影响、相互调控。
例如，在某些材料中，电场可以改变磁化状态，磁场也可以改变极化状态。
这种相互作用为新型电子器件的设计提供了新的思路和可能性。
三、铁电铁磁耦合的特性1.相互调控：由于铁电铁磁耦合的存在，电场和磁场可以相互调控。
这意味着可以通过改变电场来改变磁化状态，或者通过改变磁场来改变极化状态。
这种特性使得铁电铁磁材料在传感器、存储器等领域具有广泛应用。
2.能量转换：铁电铁磁耦合还可以实现能量的转换。
例如，可以利用磁力发电或产生其他形式的能量。
这种能量转换效率高、损耗小，使得铁电铁磁材料在能源转换领域具有巨大潜力。
3.多功能集成：由于铁电铁磁材料同时具有电学和磁学性质，因此可以方便地与其他电子器件进行集成，实现多功能集成化。
这为新型电子器件的设计和制造提供了新的可能性和优势。
四、应用领域1.信息存储：由于铁电铁磁耦合的存在，使得材料在信息存储方面具有独特的优势。
通过改变电场或磁场，可以实现信息的写入和读取，为高密度、快速响应的信息存储器提供了新的解决方案。
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》范文
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》篇一两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应一、引言近年来，铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应已成为材料科学研究领域的热点。
此类复合薄膜集成了铁磁材料和铁电材料的特性，具有独特的物理性质和潜在的应用价值。
本文将重点探讨两种不同类型的铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应，分析其工作原理、性能特点以及应用前景。
二、铁磁/铁电复合薄膜的基本原理铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应源于其内部的微观相互作用。
铁磁材料具有磁性，而铁电材料具有电性，两者在复合薄膜中相互影响，产生磁电耦合效应。
这种效应使得复合薄膜在磁场和电场的作用下，表现出特殊的物理性质。
三、两种铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应（一）第一种复合薄膜第一种铁磁/铁电复合薄膜主要由铁磁材料和铅锌铌酸盐（PZN）等铁电材料组成。
在这种复合薄膜中，铁磁材料和铁电材料通过界面相互作用，产生磁电耦合效应。
当外加磁场作用于薄膜时，铁磁材料的磁矩发生变化，进而影响铁电材料的极化状态，从而产生电场。
反之亦然，当外加电场作用于薄膜时，也会影响铁磁材料的磁矩。
这种磁电耦合效应使得该类复合薄膜在传感器、存储器等领域具有广泛的应用前景。
（二）第二种复合薄膜第二种铁磁/铁电复合薄膜则采用其他类型的铁电材料，如铋铁氧体（BiFeO3）等。
与第一种薄膜相比，这种复合薄膜具有更高的磁电耦合系数和更好的稳定性。
其工作原理与第一种类似，但具体的材料特性和性能参数有所不同。
该类复合薄膜在高频器件、微波器件等领域具有潜在的应用价值。
四、实验研究及结果分析本文通过制备两种不同类型的铁磁/铁电复合薄膜，对其磁电耦合效应进行了实验研究。
首先，我们采用合适的制备工艺，分别制备出两种复合薄膜样品。
然后，通过测量样品在不同磁场和电场作用下的电阻、电容等参数，分析其磁电耦合效应。
实验结果表明，两种复合薄膜均表现出显著的磁电耦合效应，且具有不同的性能特点和应用潜力。
五、讨论与展望通过对两种铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应进行研究，我们发现这类材料具有许多独特的物理性质和潜在的应用价值。
90°超交换 铁磁
90°超交换铁磁
90°超交换是指在铁磁材料中，当两个相邻的磁矩之间的交换耦合作用是通过介质或者原子之间的交换作用来实现的。
这种交换耦合作用的方向是垂直于磁矩的方向，因此称为90°超交换。
从物理角度来看，铁磁材料中的磁矩之间存在着交换作用，这种交换作用是通过晶格中的电子之间的相互作用来实现的。
在晶格结构中，当两个相邻的原子的磁矩方向呈90°时，它们之间的交换作用就被称为90°超交换。
这种交换作用会影响材料的磁性质，例如影响材料的居里温度、磁滞回线等。
从材料科学的角度来看，了解和控制90°超交换对于设计和制备具有特定磁性能的材料至关重要。
研究人员可以通过控制材料的晶格结构、化学成分等因素来调控90°超交换的强度和方向，从而实现对材料磁性能的调控和优化。
另外，从应用角度来看，对90°超交换的深入理解也有助于开发新型的磁性材料，这些材料可以应用于磁存储、磁传感器、磁电器件等领域，从而推动磁性材料在信息技术、电子工程等领域的应用和发展。
总的来说，90°超交换在铁磁材料中具有重要的物理意义和应用价值，对其进行深入研究有助于推动材料科学和磁性材料应用领域的发展。
《2024年两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》范文
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》篇一两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应一、引言近年来，铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应研究成为了材料科学领域的一个热门话题。
这类复合薄膜因其独特的物理性质和潜在的应用价值，吸引了众多研究者的关注。
本文将针对两种不同类型的铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应进行研究和分析，探讨其性质及其应用。
二、铁磁/铁电复合薄膜概述铁磁/铁电复合薄膜是由铁磁材料和铁电材料组成的复合结构，具有独特的物理性质。
铁磁材料具有磁性，而铁电材料则具有电性。
当这两种材料复合在一起时，会形成一种特殊的界面结构，使得它们之间产生磁电耦合效应。
三、两种铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应（一）第一种复合薄膜第一种铁磁/铁电复合薄膜主要由多晶铁磁材料和铅基铁电材料组成。
在这种结构中，磁场和电场之间的相互作用导致了一种特殊的磁电耦合效应。
当施加磁场时，会引起材料内部的磁畴重新排列，进而影响材料的介电性能，产生电场。
反之，当施加电场时，也会影响材料的磁性。
这种磁电耦合效应使得该复合薄膜在传感器、执行器等领域具有广泛的应用前景。
（二）第二种复合薄膜第二种铁磁/铁电复合薄膜则采用了不同种类的铁磁和铁电材料。
这种结构具有更高的灵敏度和更强的磁电耦合效应。
具体而言，当磁场和电场同时作用于该复合薄膜时，会在界面处产生一种特殊的相互作用力，使得薄膜的电阻、介电常数等物理参数发生变化。
这种变化可以被用来检测磁场和电场的强度和方向，具有很高的应用价值。
四、实验结果与讨论我们通过实验研究了这两种铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应。
实验结果表明，两种复合薄膜均表现出明显的磁电耦合效应。
在第一种薄膜中，我们观察到磁场和电场之间的相互作用对材料的介电性能产生了显著影响。
而在第二种薄膜中，磁场和电场的相互作用使得薄膜的电阻和介电常数发生了明显的变化。
进一步的分析表明，这两种复合薄膜的磁电耦合效应与其微观结构密切相关。
在第一种薄膜中，多晶铁磁材料和铅基铁电材料之间的界面结构对磁电耦合效应起到了关键作用。
《2024年两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》范文
《两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应》篇一两种铁磁-铁电复合薄膜磁电耦合效应一、引言随着科技的发展，铁磁/铁电复合薄膜在微电子学、光电子学、传感器技术等领域的应用越来越广泛。
这些复合薄膜的磁电耦合效应，特别是其性能的优化和调控，成为了众多科研人员的研究焦点。
本文将主要探讨两种不同类型的铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应，分析其特性、性能及潜在应用。
二、铁磁/铁电复合薄膜概述铁磁/铁电复合薄膜是由铁磁材料和铁电材料组成的复合结构。
其中，铁磁材料具有磁性，而铁电材料则具有电性。
这两种材料的复合可以产生独特的磁电耦合效应，为新型电子器件的研发提供了新的可能性。
三、两种铁磁/铁电复合薄膜的磁电耦合效应（一）第一种复合薄膜第一种铁磁/铁电复合薄膜通常由多晶铁磁材料和单晶铁电材料组成。
这种结构使得其在磁场和电场的作用下，产生显著的磁电耦合效应。
当施加磁场时，铁磁材料的磁化状态发生变化，进而影响铁电材料的极化状态，反之亦然。
这种相互影响使得该复合薄膜在传感器、存储器等领域具有潜在的应用价值。
（二）第二种复合薄膜第二种铁磁/铁电复合薄膜则采用了特殊的纳米结构，使得其在磁电耦合效应上具有更高的性能。
这种结构通过优化材料的微观结构，提高了磁场和电场之间的相互作用，从而增强了磁电耦合效应。
此外，该结构还具有较高的稳定性和耐久性，使其在高频、高功率的应用中表现出色。
四、实验结果与讨论通过对两种铁磁/铁电复合薄膜的制备、性能测试及分析，我们得到了以下结果：1. 第一种复合薄膜在磁场和电场的交互作用下，表现出显著的磁电耦合效应。
其响应速度快，但在某些极端条件下可能出现性能不稳定的问题。
2. 第二种复合薄膜的磁电耦合效应更为显著，且具有较高的稳定性和耐久性。
其纳米结构使得磁场和电场之间的相互作用更为强烈，从而提高了器件的性能。
3. 通过优化材料的微观结构和制备工艺，可以进一步提高这两种复合薄膜的磁电耦合效应。
例如，调整材料的成分比例、优化制备过程中的温度和时间等参数，都可以使得薄膜的性能得到提升。
磁铁的原理是什么？
磁铁的原理是什么？磁性原理是能吸引铁、钴、镍等物质的性质。
磁铁两端磁性强的区域称为磁极，一端称为北极（N极），一端称为南极（S极）。
实验证明，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
大多数物质在正常情况下并不呈现磁性物质大都是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子又是由原子核和电子组成的。
在原子内部，电子不停地自转，并绕原子核旋转。
电子的这两种运动都会产生磁性。
但是在大多数物质中，电子运动的方向各不相同、杂乱无章，磁效应相互抵消。
因此，大多数物质在正常情况下，并不呈现磁性。
特殊物质铁、钴、镍或铁氧体等铁磁类物质有所磁铁不同，它内部的电子自旋可以在小范围内自发地排列起来，形成一个自发磁化区，这种自发磁化区就叫磁畴。
铁磁类物质磁化后，内部的磁畴整整齐齐、方向一致地排列起来，使磁性加强，就构成磁铁了。
磁铁的吸铁过程就是对铁块的磁化过程，磁化了的铁块和磁铁不同极性间产生吸引力，铁块就牢牢地与磁铁“粘”在一起了。
我们就说磁铁有磁性了。
磁畴理论磁畴(Magnetic Domain)理论是用量子理论从微观上说明铁磁质的磁化机理。
所谓磁畴，是指磁性材料内部的一个个小区域，每个区域内部包含大量原子，这些原子的磁矩都象一个个小磁铁那样整齐排列，但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同，如图所示。
磁畴壁各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。
宏观物体一般总是具有很多磁畴，这样，磁畴的磁矩方向各不相同，结果相互抵消，矢量和为零，整个物体的磁矩为零，它也就不能吸引其它磁性材料。
也就是说磁性材料在正常情况下并不对外显示磁性。
只有当磁性材料被磁化以后，它才能对外显示出磁性。
人物成就1928年海森伯把量子力学引进了外斯的铁磁理论，依据局域化自旋交换解释了磁性的起源。
1932年内耳发现了反磁性和亚铁磁性并成功地解释了这些现象，获1970年物理奖。
范弗勒克、安德逊等对磁性和无序体系电子结构的基本性研究获1977年物理奖。
1926年吉奥克提出绝热去磁法获1949年化学奖。
磁感应耦合技术的无线能量传输原理
磁感应耦合技术的无线能量传输原理磁感应耦合技术是一种基于磁场能量传输原理的无线能量传输技术。
它利用两个相互感应的线圈之间的磁场耦合来传输能量。
其中一个线圈作为发射器架设在能量源端，另一个线圈作为接收器架设在能量接收端。
接下来，我们将详细介绍磁感应耦合技术的无线能量传输原理。
首先，我们需要了解两个关键概念：磁感应耦合和电磁感应。
磁感应耦合是指当一个线圈中通过电流时，它会产生一个磁场，并且这个磁场会感应到另一个线圈中。
电磁感应是指当一个线圈发生磁场变化时，它会在另一个线圈中产生感应电流。
在磁感应耦合技术中，发射器线圈中通电，产生一个在空间中产生变化的磁场。
这个变化的磁场会感应到接收器线圈中，从而在接收器中产生感应电流。
接下来，通过一个将交流电变换为直流电的电路，感应电流被转换为电能，供给接收器终端的电子设备使用。
为了使磁感应耦合技术能够高效进行能量传输，我们需要考虑一些关键因素。
其中最重要的因素是两个线圈之间的距离和线圈的几何形状。
距离越近，能量传输效率越高。
此外，线圈的几何形状也会影响耦合效率。
一般来说，使用与接收线圈相对应的发射线圈形状可以提高耦合效率。
此外，通过改变发射线圈的电流频率，可以进一步提高能量传输效率。
根据磁感应耦合的原理，发射线圈中的电流频率与磁场变化的速度成正比。
因此，提高电流频率可以增加磁场变化的速度，从而增加感应到接收器中的磁场的强度，进一步提高能量传输效率。
需要注意的是，磁感应耦合技术的无线能量传输原理有一定的局限性。
首先，能量传输的距离有限，一般只能在几厘米到几十厘米范围内进行有效传输。
此外，磁感应耦合技术对于空间中的障碍物敏感，障碍物会显著影响能量传输效率。
总结起来，磁感应耦合技术是一种基于磁场能量传输原理的无线能量传输技术。
通过在发射器线圈中通电产生磁场，再通过感应原理，使接收器线圈中产生感应电流，最终将感应电流转化为电能，实现无线能量传输。
然而，需要注意的是该技术有一定的能量传输距离限制和障碍物影响。
铁磁性磁性耦合机理
B g( EF ) ex g( EF ) 1
λ是分子场系数，这样表达更加明确反映出Stoner模型的基本 假定：存在某种分子场使3d电子能带发生劈裂。
按照Stoner模型，为了计算过渡金属的磁性，就需要计 算其电子的能带结构并确定两种自旋电子的交换劈裂。然而
过渡金属 d 电子的严格求解是一个复杂的多体问题，至今也
四、斯托纳（Stoner）判据：铁磁性的条件
出现能带劈裂，发生自发磁化是有一定条件的，1936年 Stoner采用能带模型讨论了金属的铁磁性，把3d电子看作是 在金属晶格中巡游，假定简并的能带在交换作用下，发生分 裂，给出了0 K出现铁磁性的稳定条件：(按姜书p185写法）
Ug ( EF ) 1
p226一点说明这一切都说明对磁性有贡献的3d电子也参与了导电不完全是局域电子再用原子磁矩这个概念就很不恰当了必须在能带论的基础上重新讨论过渡金属及其合金的铁磁性起因问题按照能带论3d4s电子都可以在整个金属晶格周期场中运动但与自由移动的4s电子相比3d电子仍有一定的局域性因此为了和局域电子模型相区别在此观点建立起的铁磁理论又称作巡游itinerant电子模型
Co Ni Fe Cu
见黄昆书p422
实际Fe，Co，Ni 的能带十分复杂，存在很多峰和谷，后 来的严格计算和实验结果基本是一致的（0K）
Rydberg 里德伯（光谱 学单位）
Ni
EF
见戴书p327
f.c.c. Fe
EF
见戴书p328
三、能带论对铁磁性自发磁化的解释
3d 过渡金属及合金中，由于轨道冻结，它的磁矩仅依 赖于自旋磁矩。每个电子具有一个玻尔磁子 µ B，所以按照 局域电子模型，每个原子的磁矩只能是玻尔磁子的整数倍， 实验给出的原子磁矩为什么会是非整数呢？能带论是这样 解释的：在金属中，传导电子能级是量子化的，由于泡利 不相容原理每个能级只能被正、负自旋的两个电子所占据。 在 0 K 时，N 个电子占据到最高能级费密能级 EF为止，正 负自旋电子总数相同，磁矩相互抵消，对外不显示磁性， 温度不为零时只有费密面附近极少数的电子可以在外磁场 中反向，产生微弱的顺磁性（泡利顺磁性）。 斯托纳认为在铁磁金属中，电子之间存在着一个正的 交换作用，相当于晶体中存在着一个沿正方向的内磁场。
单相多铁性磁电体磁电起源及耦合机理分析
单相多铁性磁电体磁电起源及耦合机理分析3仲崇贵1,2,蒋 青2,江学范3,方靖淮1(1 南通大学理学院,南通226007;2 苏州大学物理学院,苏州215006;3 常熟理工学院物理系,常熟215500)摘要 单相多铁性磁电体是指在同一相下既有铁电性又有铁磁性的材料,其丰富的物理机制和极大的应用潜力近来受到国内外学术界和工程应用领域的广泛关注。
电极化和磁化通过内禀的磁电耦合作用为下一代多功能电子器件的设计提供了额外的自由度。
简单回顾了单相磁电材料研究的历史以及最新进展,从其导电性、对称性、化学d 0性、结构畸变等方面详细讨论了单相多铁性磁电体磁电性的起源及耦合,并简单分析了磁电材料产业化进程中存在的问题,展望了多铁性磁电体的研究及应用前景。
关键词 多铁性 磁电耦合 铁电 磁性Analysis of Magnetoelectric Origin and Coupling Mechanism of SinglePhase Multiferroic MagnetoelectricsZHON G Chonggui 1,2,J IAN G Qing 2,J IAN G Xuefan 3,FAN G Jinghuai 1(1 School of Sciences ,Nantong University ,Nantong 226007;2 Depart ment of Physics ,Suzhou University ,Suzhou ,215006;3 Depart ment of Physics ,Changshu Instit ute of Technology ,Changshu 215500)Abstract Single phase multiferroic magnetoelectrics are materials with both ferromagnetic and ferroelectric properties in the same phase ,which attract more and more attention both in academic circles and engineering applica 2tion field because of their f undamental physical mechanisms and wide potential applications.The spontaneous coupling effect between polarization and magnetization provides an additional degree of f reedom for the design of the next gene 2ration multifunctional electronic apparatus.In this paper ,the history and recent progress of the research on single phase multiferroic magnetoelectrics are reviewed simply.In particular ,the magnetoelectric origin and coupling mecha 2nism are discussed including electrical properties ,symmetry ,chemical 2“d 02ness ”,structural distortions of single phase multiferroic magnetoelectrics.At the same time ,the exsiting problems of magnetoelectric material are analyzed for transforming the practical application ,and the research and application prospects of multiferroic magnetoelectrics are predicted.K ey w ords multiferroic property ,magnetoelectric coupling ,ferroelectric ,magnetic property 3国家自然科学基金(60571055)江苏省自然科学基金(B K2006047);薄膜材料江苏省重点实验室开放课题;江苏省高校自然科学基金(05K JB140108) 仲崇贵:男,博士生,副教授 Tel :0513285015891 E 2mail :chgzhong @0 引言多铁性材料是指低温下同时存在2种或2种以上铁电(反铁电)和铁磁(反铁磁)或铁弹有序性能的材料。
磁交换相互作用
磁交换相互作用磁交换相互作用是指两个或更多的磁体在一定距离内相互作用并产生磁场相互作用的现象。
这种相互作用是引起磁性物质磁化的原因之一。
磁 exchange 相互作用（Jij）是磁性物质中的一种强耦合过程，指在晶体中离子之间的相互作用。
磁 exchange 相互作用的本质是电子间的交换作用。
在磁性材料中，电子的自旋角动量对材料的表现起了非常重要的作用。
它通过交换相互作用来体现自旋有序，而形成磁性材料。
磁 exchange 相互作用被广泛地应用于各种具有磁性的材料的中，包括铁磁性、铁磁性、反铁磁性和互变磁性等。
其中铁磁性材料是最普遍的。
在铁磁性材料中，自旋的有序性可使材料具有较强的磁各异性和磁记忆特性等。
在磁性材料中，交换相互作用通常分为两种：直接交换相互作用和超交换相互作用。
直接交换相互作用的物理本质是电子之间的交换作用，通常由磁性电子浓度较高的区域引起。
超交换相互作用则是由磁性离子的配位构型引起的。
在超交换相互作用中，磁性离子的自旋通过配位原子之间的相互作用进行交换。
这种交换相互作用通常伴随着晶格畸变、锐化和自旋玻璃等现象。
磁 exchange 相互作用对于磁性材料的性能具有非常重要的影响。
它可以调节材料的磁特性，影响材料的磁记忆和磁域的变化规律等。
对磁 exchange 相互作用的研究在磁性材料的制备和应用领域具有重要的意义。
磁 exchange 相互作用本身是一种非常微弱的相互作用，其强度通常在几个千上万分之一波的范围内。
磁 exchange 相互作用的研究需要使用非常灵敏的技术手段。
其中最重要的是磁力显微镜、X射线衍射和自旋极化中子衍射等。
随着磁性材料的广泛应用，在材料科学领域中磁交换相互作用的研究变得越来越重要。
理解磁交换相互作用对于制备高效的磁性材料和实现其在多种应用中的潜在价值都至关重要。
在本文中，我们将重点探讨磁交换相互作用的来源和影响因素，以及如何利用磁交换相互作用来影响材料的磁性质和性能。
磁力耦合 传动 原理
磁力耦合传动原理Magna Drive 磁力耦合器美国Magna Drive 磁力耦合驱动技术在1999年获得了突破性的进展。
该驱动方式解决了旋转负载系统的轴心对中、软启动、减振、调速、及过载保护等问题，并且使磁力驱动的传动效率大大提高，可达到98.5%.该技术现已在各行各业获得了广泛的应用并且对传统的传动技术带来了崭新的概念，在传动领域引起一场新的革命。
美国海军经过两年多的验证，在2004年3月，该产品成功通过了美国海军最严格的9-G抗震试验，美国海军对该技术产品实现了批量采购。
1、涡流式磁力耦合工作原理Magna Drive磁力耦合调速驱动是通过导磁体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的扭矩传输。
该技术实现了电动机和负载侧没有机械联接。
其工作原理是一端稀有金属氧化物硼铁钕永磁体和另一端感应磁场相互作用产生扭矩，通过调节永磁体和导磁体之间的气隙就可以控制传递的扭矩，从而实现负载速度调节。
Magna Drive磁力耦合调速驱动器主要由铜转子、永磁转子和控制器三部分组成。
铜转子固定在电动机轴上，永磁转子固定在负载转轴上，铜转子和永磁转子之间有间隙（称为气隙）。
这样电动机和负载由原来的机械联接转变为磁联接，通过调节永磁体和导磁体之间的气隙就可实现负载轴上的输出扭矩变化，从而实现负载转速变化。
由上面的分析可以知道，通过调整气隙可以获得可调整的、可控制的、可重复的负载转速。
磁感应是通过磁体和导体之间的相对运动产生。
也就是说，磁力耦合调速驱动器的输出转速始终都比输入转速小，转速差称为滑差。
通常在电动机满转时，Magna Drive ASD(大功率调速型磁力耦合器（ASD）)的滑差在1%--4%之间。
通过Magna Drive ASD输入扭矩总是等于输出扭矩，因此电动机只需要产生负载所需要的扭矩。
Magna Drive ASD传输能量和控制速度的能力不受电动机轴和负载轴之间由于安装未对准原因而产生的小角度或者小偏移的影响，排除了未对准而产生的振动问题。
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二、能带模型的物理图像
过渡族金属中的 3d 和 4s 电子都能在周期性的晶格中 巡游。它们形成的能带由于布里渊区的限制会有交迭，形 成 3d 和 4s 的混合带，如图所示：
EF
EF
EF
简约区中自由电子的费米面
第一能带
=1
第二能带
111
0
=2, 3
第三能带 第四能带
没有完全解决，通常采用单电子近似进行计算，近来采用格 林函数法取得了较好结果，几乎对所有过渡族金属的能带结
构都进行了计算。
Fe
20世纪30年代，一种最具有启发性的数据就是3d金属和 合金的平均原子磁距是外层电子的函数，按此关系绘制出的 曲线称 Slater-Pauling曲线，可以用能带模型予以解释。
1. 讨论自发磁化强度时，给出了原子磁距未必是整数的结论， 这是Stoner模型的最大成功之处。 2. 讨论T＞TC后的磁化率时，未能给出居里－外斯定律，且居 里温度的计算值比实验值大 3 倍（戴书p341）。这是该模 型的最大缺陷之处。 3. T≈0 K时, 给出了M(0) －M(T)＝T2的结果，解释不了实验给 出的 T 3 2 定律。
M S 0K N pB
由饱和磁化强度测量给出的平均有效玻尔磁子数往往不
是整数，其原因是多方面的，对于过渡族金属，虽说由于晶 场效应，轨道磁矩被冻结，主要是自旋磁矩所贡献，但因为 一是因为自旋-轨道耦间的相互作用，依然会有一些轨道磁矩 的影响，二是铁磁金属中在顺磁性离子实周围会出现一些局 部感生传导电子磁化强度。但现在的问题是金属态的Fe，Co， Ni测量给出的磁矩值与严格按照局域电子模型计算出来的孤 立原子的磁矩值相比要小的多，且不是整数。无法用局域电 子模型解释。
斯托纳判据
其中：U 是同一格点周围能带电子之间的库仑作用能。 g(EF)是费米面处电子态密度。 这个判据可以解释为： 1. 足够大的正分子场系数（或说交换常数） 2. 费米面处电子态密度足够大。 计算表明：Fe，Co，Ni虽具有不太高的交换常数，但费米面处
的态密度很高，所以符合发生铁磁性的条件。
能带劈裂一种的理解
N g ( E ) f ( E )dE
g ( E ) g ( E B H m )
由这个能带极化引起的自发磁化强度为：
M B ( N N )
很简洁地解释了原子磁矩的非整数问题。
顺磁体或 T＞TC 的铁磁体
T＜TC的铁磁体
EF
分子场的存在使没有外磁场存在时，能带就发生了劈裂，出现 自发磁化，这个劈裂远大于外磁场作用下的泡利顺磁劈裂。
传导电子（ 4s 电子）基本是自由的，因此仅有很小的交 换分裂并导致导带自旋向上和自旋向下的电子数目几乎相同。 3d电子不同，会发生较大的交换劈裂，可以理解为是洪 德第一法则的遗迹：电子首先以平行自旋填充简并状态，这
就使电子的库仑排斥势最小，因为电子占据了具有最小空间
重叠的不同电子轨道状态，但在能带中的不同状态显然不是 简并的，将所有电子放入自旋向上能带中以满足洪德法则必 定需要消耗能量，能带越宽，态密度越小，消耗越大，而费 米面附近的高的态密度（例如Fe，Co，Ni）则会有利于铁磁 性的形成。斯托纳正是基于此点给出了发生铁磁性的判据。
4. 不能解释居里温度附近的磁化强度变化和熵异常等，也不能 描述自旋波和临界涨落等现象。
小结：早期的能带模型并未取代局域电子模型，两种模型在解 释金属铁磁性上功过各半，相互补充，因而两种观点的并存 和争论一直持续了很久。
见守谷 亨：金属铁磁性理论发展与现状
Stoner 判据在各文献中有不同的表述形式，例如翟宏如 文写作： 2
N ( g B )2 S ( S 1) C 3k
而由过渡金属磁化率测出的居里常数 C 无法给出整数或 半整数自旋量子数 S, 且与饱和磁矩无关。在某些情况下 有些金属的磁化率甚至不遵守居里-外斯定律。 3. 过渡族金属的结合能和电子比热比正常金属大 5－10 倍， 表明3d电子参与了导电。
一点说明
四、斯托纳（Stoner）判据：铁磁性的条件
出现能带劈裂，发生自发磁化是有一定条件的，1936年 Stoner采用能带模型讨论了金属的铁磁性，把3d电子看作是 在金属晶格中巡游，假定简并的能带在交换作用下，发生分 裂，给出了0 K出现铁磁性的稳定条件：(按姜书p185写法）
Ug ( EF ) 1
或许这张图更准确一些，只是3d 带的劈裂。造成自旋向上的 电子比自旋向下的电子数目多，在3d能带中形成未被抵消的 自发磁矩，因而可能发生自发磁化。
4s
3d
3d
见黄昆书p423
4s 能带的分裂可 以忽略不计
不妥
Cu：3d104s1
Ni：3d84s2 T>TC
T<TC
以上两图摘自Kittel 书 8 版 p227,228, Ni的数据和后面表 中数据稍有不同，是不同计算结果所致。
=4, 5, 6
右上图表示费米能级穿过两个能级的情况。
以下是过渡金属3d和4s电子能态密度示意图，图中数字表 示原子的平均电子数及所对应的费米面位置。可以看出3d和4s 能带是交迭在一起的，4s是宽带，3d是窄带，除去4s电子可以 自由移动外，3d 电子也会有一定程度的传导性（Cu没有）。
Co Ni Fe Cu
使具有正自旋的态密度所具这个交换场Hm比通常的外加磁
场强得多，因此交换作用引起的能带劈裂比顺磁金属在外磁 场中的劈裂大得多，这就是出现自发磁化的原因。此时正自
旋和负自旋能带中的电子数可表示为：
N g ( E ) f ( E )dE
旋通过原子内交换作用相互耦合形成有序排列，它在巡游期
间电子自旋的方向保持不变，这又会和另外一个原子内的 3d 电子自旋相互耦合而有序，于是形成铁磁性。由于这种耦合 来自原子内电子之间的交换作用，所以 3d 金属的居里点比较 高。3d电子既不像 4s 电子那样可以用自由电子近似来处理， 也不像 4f电子那样可以完全看作是局域电子， 所以我们称之 为巡游电子。
参考Kittel 书p226
这一切都说明，对磁性有贡献的3d电子也参与了导电，
不完全是局域电子，再用原子磁矩这个概念就很不恰当了， 必须在能带论的基础上重新讨论过渡金属及其合金的铁磁性 起因问题，按照能带论，3d，4s电子都可以在整个金属晶格 周期场中运动，但与自由移动的4s电子相比，3d电子仍有一 定的局域性，因此为了和局域电子模型相区别，在此观点建 立起的铁磁理论又称作巡游（itinerant）电子模型。参与该模 型早期建立工作的有：Bloch（1929），Wigner（1934）， Stoner（1936），Mott（1935）, Slater（1936）等。
Fe0.5Ni0.5合金的原子磁矩值接近Co的数值，是因为两者 有相同的原子序数，或说平均价电子数 9。
解释如下：例如Ni中加入Cu，与纯Ni相比，多出的电子 移向费米能级较低的Ni的一方，几乎进到自旋向下的3d能带 使平均磁矩降低。假如Ni-Cu合金的原子比为(1-x):x，则合金 的平均原子磁矩为: 所以随Cu含量增加，原子磁矩单调下降。曲线左端向上可用 3d 能带的特点进行解释。这条磁性原子平均磁矩和电子数关 系的曲线在解释非晶态上也是成功的。
( B )
见《应用磁学》p54-57
五、巡游电子模型的发展
在Stoner之前，1929年Bloch就曾用Hartree-Fock近似讨论过 电子气显示铁磁性的可能性，1934年Wigner指出了电子关联的 重要性，从而得出电子气不呈现铁磁性的结论。后来发展起来 的多体理论也没有改变这个论断。 Stoner的观点是 d 电子和自由电子不同，它们是在各个原 子的 d 轨道上依次巡游，而一般认为是同一原子内 d 电子间的 交换作用成为产生铁磁性的原因。这一判断得到后续理论工作 的证实， Stoner关于分子场的假说是基本合理的。 1951年Herring和Kittel考虑了热激发电子和空穴之间的相 互作用，在能带论的基础上也导出了自旋波的存在，给出了色 散关系，克服了Stoner模型的不足。 过渡金属的 d 电子形成了窄能带，窄能带中电子的关联效 应显得特别重要，60年代Hubbard提出了处理窄能带中电子关 联效应的模型，成为研究巡游电子磁性的理论基础。
Fe:2.2B
Z=26.3电子/原子时，平均磁 矩达最大值，2.5B
Co: 1.7B
Ni:0.6B
以Fe为准左侧有V、Cr、Mn右侧有Co、Ni、Cu、Zn的主 曲线，从 Cr 开始，沿45度直线上升，在Fe︰Co = 7︰3 附近时， 合金磁矩出现最大值：a=2.5B，随后又沿45度斜线下降。 右边还有以Co和Ni为顶点的分支曲线。
3.4 金属铁磁性的能带模型及巡游电子理论
一.问题的提出 二.能带模型的物理图像 三.能带论对铁磁性自发磁化的解释 四.斯托纳判据 五.巡游电子模型的发展 六.金属铁磁性理论的发展现状
参考：戴书5章p320，姜书3.11，3.12节
一、问题的提出
1. 实验表明由饱和磁化强度测量给出的 Fe，Co，Ni 原子磁 距的平均有效玻尔磁子数分别为 2.2,1.7,0.6 ,有悖于局域 电子模型给出的结论，数值不同且不是整数。 2. 按局域电子模型，与磁化率 有关的居里常数应为:
从分子场理论，到海森伯交换作用模型，再到布洛赫自 旋波理论，都认为每个磁性原子具有一个固定大小的磁矩， 是近邻原子中电子之间的静电交换作用使其磁矩保持一定取 向，从而实现磁有序状态的，我们称之为局域电子模型，以 强调这样的认识：对磁性有贡献的电子（例如3d和4f电子） 全部局域在原子核附近。在这种观点基础上建立起的铁磁理 论获得了相当的成功：揭示了分子场的本质；推出了铁磁体 磁化强度温度关系以及居里-外斯定律；推出了布洛赫 T 3 2 定 律和色散关系： k Dk 2 ，特别对理解铁磁金属盐类和氧化物 上更为成功，测得的磁性原子磁矩大小均为玻尔磁子的整数 倍。后来局域电子模型还成功地揭示了亚铁磁性和反铁磁性 的成因。然而对于铁磁金属和合金，由于传导电子的存在， 局域电子模型并不完全适合，因而理论上还存在着许多与实 验不符的结论。需要我们用全新的观点来处理。