磁各向异性的测量

CoO薄膜
Co
• 感生磁各向异性：
包Co粒子
许多铁磁性合金与铁氧体中，通过对磁体施以某种
方向性处理的工艺，可以感生出磁各向异性。
感生各向异性又可分为：
• 磁场热处理感生各向异性
• 弹性形变感生各向异性
• 生长感生各向异性
• 辐照感生各向异性
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4、磁晶各向异性常数K
（用以表示单位体积内单晶体磁各向异 性的强弱）
对于立方晶体，以[100]为参考
K 1 Ms HdM Ms HdM
V 0[111]
0[100]
∴ Fe： K>0， Ni： K<0
对于六角晶系，以[0001]为参考：
K 1 Ms HdM Ms HdM
V 0[1010]
0[0001]
∴ Co： K>0
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三、磁晶各向异性能的数学表达式
1933年阿库诺夫首先从晶体的对称性出发将磁晶 各向异性能用磁化矢量的方向余弦表示出来。
单晶体： 原子离子按同一方式有规则地周期性排列组成 的固体。 多晶体：由许多取向不同的单晶体组成的固体。 1、Fe、Co、Ni单晶的磁化曲线
三种单晶体沿不同晶轴方向磁化可以得到Hale Waihona Puke Baidu同的磁化曲线, 而且沿不同的晶轴方向磁化到饱和的难易程度相差甚大。
[100]
[110]
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§6.1、磁各向异性及其种类： 1、磁各向异性： 铁磁物质的内能对自发磁化方向的依赖。 相应的这项能量叫磁各向异性能。
21
cos1 cos2
3 cos3
i 1
∴可将Fk展开成 i 的幂级数形式。
[100]
F (i ) k
B0
B1(1
2
3)
B2 (12
3 2
1 3 )
B3(12 22 32 )
B4
(1
2 2
32
2
12
3
12 2
3
2
2
132
)
B5
(14
24
4 3
)
B6
(12 2 2
3 2 2 2
1232
)
保持不变。
∴上式中只能出现1、2、3 的偶次函数关系。 并且为轮换对称。
Fk
(i
)
B0
B3 (12
2 2
2 3
)
B5 (14
24
4 3
)
B6 (1222
3222
12
2 3
)
又 12＋22＋32
1
(12＋
2
2＋
2 3
)
2
(14
24
4 3
)
2(12 2 2
32
2 2
1232 )
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∴可将B3、B5项并入B0及B6项 最后，立方晶体的磁晶各向异性能
易磁化方向与难磁化方向
易磁化方向是能量最低的方向，所以自发磁化形成 磁畴的磁矩取这些方向，在较弱的H下，磁化就很 强甚至饱和。
易磁化轴与难磁化轴： Fe：易轴 [100]，难轴 [111] Ni： 易轴 [111]，难轴 [100] Co：易轴 [0001]，难轴 [1010]
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.......
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由图可以看出，x、y、z三个坐标轴不论是正反两
个方面或者是其中任意两个坐标互换，而 Fk i 总是
Fk f (i )
由于晶体的宏观对称性，当Ms处于晶体对称位置时, i 可能改变符号，但Fk在对称位置不变。
（一）、立方晶体的磁晶各向异性能
（Fe、Ni 、尖晶石） 设铁磁体为未变形的理想晶体
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2、磁化功——铁磁体磁化时所需要的磁化能
沿铁磁晶体不同的晶轴方向上，磁化到饱和时 所需要的磁化能不同：
W Ms HdM 0
3、磁晶各向异性能
定义：饱和磁化强度矢量 在铁磁体中取不同方向而 改变的能量。
只与磁化强度矢量在晶体中 相对的取向有关。在易磁化 轴上，磁晶各向异性能最小.
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2、磁各向异性类型 按其起源物理机制可分为： •磁晶各向异性 磁性单晶体所固有的 •磁形状各向异性：
反映沿磁体不同方向磁化与磁体几何形状有关的特性
•磁应力各向异性：
反映磁体内磁化强度矢量取向与应力方向有关的特性。
•交换磁各向异性：
将强磁性的Co微粒表面进行微弱氧化，形成薄层 CoO，由于Co是铁磁性的，而CoO是反铁磁性的， 在Co与CoO界面就有交换作用，当磁场热处理后， 由此引起交换各向异性
§6.2、磁晶各向异性
对铁磁晶体而言，沿不同晶向，自发磁化内能不同， 叫磁晶各向异性，这是材料的内禀特性。
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一、磁晶各向异性的宏观描述