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连续反转 对于单畴晶体，磁矩转动时连续的 H ? ? h 1 m 1 h 1 m 1 难轴: ? = ?/2 第30页，共43页，编辑于2022年，星期五 畴壁移动 由磁畴扩大（b）及磁化矢量（c）引起的磁化过程，（a）是退磁状态下的磁畴分布 （在下方的磁化曲线标明了对应的阶段） （a） （b） （c） H H 可逆壁移 不可逆壁移 转向磁化 a b c O Hs H Bs 磁畴壁完全消失 第31页，共43页，编辑于2022年，星期五 磁性薄膜基础 第1页，共43页，编辑于2022年，星期五 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 第2页，共43页，编辑于2022年，星期五 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 第3页，共43页，编辑于2022年，星期五 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。 第4页，共43页，编辑于2022年，星期五 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。 第5页，共43页，编辑于2022年，星期五 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。 第6页，共43页，编辑于2022年，星期五 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） 第7页，共43页，编辑于2022年，星期五 磁性薄膜的应用 广泛应用于各个领域。 第8页，共43页，编辑于2022年，星期五 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 第9页，共43页，编辑于2022年，星期五 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 ? 0) and 非球形分布的晶格场。 第10页，共43页，编辑于2022年，星期五 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 第11页，共43页，编辑于2022年，星期五 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 第12页