無機(jī)材料的磁學(xué)性能第一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六偶極子：構(gòu)成質(zhì)點(diǎn)的正負(fù)電荷沿電場方向在有限范圍內(nèi)短程移動，形成一個偶極子電偶極矩：=ql磁矩：將磁極強(qiáng)度為qm、相距為L的磁極對置于磁場強(qiáng)度H中，為達(dá)到與磁場平行，該磁極對要受到磁場力F的作用，在轉(zhuǎn)矩T=LqmHsin的作用下，發(fā)生旋轉(zhuǎn),該式中的系數(shù)qmL定義為磁矩。

Mi=qmL磁偶：具有磁矩的磁極對-q+qlE偶極子-qmHqmHSN第二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六

磁矩極化強(qiáng)度P——磁化強(qiáng)度M（單位體積中的偶極矩或磁偶矩，表征材料被極化或磁化的能力。）也可用環(huán)行電流描述磁矩M的定義

：M=IS（I：為環(huán)形電流，S：封閉環(huán)形的面積）第三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六磁及磁現(xiàn)象的根源是電荷的運(yùn)動。原子中有原子核和電子，對于電子，無論是軌道運(yùn)動還是自旋運(yùn)動，都會產(chǎn)生磁矩，原子核也會產(chǎn)生磁矩，但該磁矩很小，因此磁及磁現(xiàn)象的根源主要是電子的運(yùn)動。電子運(yùn)動不能完全抵消的原子的原子具有磁矩。第四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六極化強(qiáng)度P：P=oeE（e：電極化率）磁化強(qiáng)度M=m/V=H(：磁化率)如圖：有F=BI，電流外磁場H力F(羅侖茲力）yzx第五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六真空中有B=0H(o:真空磁導(dǎo)率)(相對應(yīng)電流密度與外加電場的關(guān)系：=1/=J/E)磁性體對外部磁場的反應(yīng)強(qiáng)度可通過下式表示：對于厘米克秒制單位：

B=0H+M=(0+)H=H=0+引入無量剛r=/0r=/0=r+1r、r分別為相對磁化率和相對磁導(dǎo)率。第六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率順磁性抗磁性物質(zhì)（μr－1）/10－6物質(zhì)（1－μr）/10－6氧（1大氣壓）1.9氫0.063鋁23銅8.8鉑360巖鹽12.6

鉍176

第七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六常用鐵磁性物質(zhì)、鐵氧體的磁性能物質(zhì)μ0（起始）居里溫度Fe1501043Ni110627Fe3O470858NiFe2O410858Mn0.65Zn0.35Fe2O41500400第八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六7.2磁性鐵磁性和鐵電性有相似的規(guī)律，但應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是它們的本質(zhì)差別；鐵電性是由離子位移引起的，而鐵磁性則是由原子取向引起的；鐵電性在非對稱的晶體中發(fā)生，而鐵磁性發(fā)生在次價電子的非平衡自旋中；鐵電體的居里點(diǎn)是由于熵的增加（晶體相變），而鐵磁體的居里點(diǎn)是原子的無規(guī)則振動破壞了原子間的“交換”作用，從而使自發(fā)磁化消失引起的。第九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六交換作用：鐵磁性除與電子結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還決定于晶體結(jié)構(gòu)。實(shí)踐證明，處于不同原子間的、未被填滿殼層上的電子發(fā)生特殊的相互作用。這種相互作用稱為“交換”作用。這是因?yàn)樵诰w內(nèi)，參與這種相互作用的電子已不再局限于原來的原子，而是“公有化”了。原子間好像在交換電子，故稱為“交換”作用。而由這種“交換”作用所產(chǎn)生的“交換能”J與晶格的原子間距有密切關(guān)系。當(dāng)距離很大時，J接近于零。隨著距離的減小，相互作用有所增加，J為正值，就呈現(xiàn)出鐵磁性。當(dāng)原子間距a與未被填滿的電子殼層直徑D之比大于3時，交換能為正值，當(dāng)時，交換能為負(fù)值，為反鐵磁性。第十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六交換能與鐵磁性的關(guān)系居里點(diǎn)：鐵磁體的鐵磁性只在某一溫度以下才表現(xiàn)出來，超過這一溫度，由于物質(zhì)內(nèi)部熱騷動破壞電子自旋磁矩的平行取向，因而自發(fā)磁化強(qiáng)度變?yōu)?，鐵磁性消失。這一溫度稱為居里點(diǎn)TC。在居里點(diǎn)以上，材料表現(xiàn)為強(qiáng)順磁性，其磁化率與溫度的關(guān)系服從居里－外斯定律，

=C/(T-Tc)

式中C為居里常數(shù)第十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六依據(jù)原子的磁矩（有軌道磁矩和原子磁矩，統(tǒng)稱為原子磁矩）結(jié)構(gòu)，鐵磁性分為兩類：本征鐵磁性材料：在某一宏觀尺寸大小的范圍內(nèi)，原子磁矩的方向趨于一致，此范圍稱為磁疇（一般為1——2微米，每個磁疇可以看作是具有一定自發(fā)磁化強(qiáng)度的小永磁體），這種鐵磁性稱為完全鐵磁性（Fe、Co、Ni）。大小不同的原子磁矩反平行排列，二者不能完全抵消，相對于外磁場表現(xiàn)出一定的磁化作用，稱此種鐵磁性為亞鐵磁性（鐵氧體）。第十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六反鐵磁性：反鐵磁性，由于交換作用，相鄰晶胞中的單電子自旋反向排列，引起相鄰磁矩反向排列，在鐵電性材料中有反鐵電性。順磁性和鐵磁性：兩者都具有永久磁矩，有外電場時，前者表現(xiàn)出極弱的磁性，后者磁化強(qiáng)度大，當(dāng)移去外磁場，則前者不表現(xiàn)出磁性，而后者則保留極強(qiáng)的磁性。亞鐵磁性體：相鄰原子磁體反平行，磁矩大小不同，產(chǎn)生與鐵磁性相類似的磁性。一般稱為鐵氧體的大部分鐵系氧化物即為此。磁性材料：鐵磁性與亞鐵磁性的統(tǒng)稱。第十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六HMFe,Co,Ni,Gd,Tb,Dy,等元素及其合金、金屬間化合物。FeSi,NiFe,CoFe,SmCo,NdFeB,CoCr等各種鐵氧體系材料（Te,Go,Ni氧化物）Fe,Co等與重稀土類金屬形成金屬間化合物（TbFe等)O2,Pt,Rh,Pd等，第一主族（Li,Na,K等），第二主族(Be,Mg,Ca),NaCl,KCl的F中心Cr,Mn,Nd,Sm,Eu等3d過渡元素或稀土元素，還有MnO、MnF2等合金、化合物等。第十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六抗磁性：磁矩為零，在外磁場作用下感生磁矩，磁化強(qiáng)度為負(fù)值。引起的原因主要是原子中電子軌道狀態(tài)的變化。周期表中前8個主要元素表現(xiàn)為抗磁性。這些元素構(gòu)成了陶瓷材料中幾乎所有的陰離子。（O2-,F-,Cl-N3-OH-等）HMCu,Ag,AuC,Si,GeN,P,As,Sb,BiS,Te,SeF,Ci,Br,IHe,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn第十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六SN永磁體F強(qiáng)烈吸引的物質(zhì)：鐵磁性（包括亞鐵磁性）輕微吸引的物質(zhì)：順磁性，反鐵磁性（弱磁性）輕微排斥的物質(zhì)：反磁性強(qiáng)烈排斥的物質(zhì)：完全反磁性（超導(dǎo)體）按物質(zhì)對磁場的反應(yīng)對其進(jìn)行分類第十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六NSNSNSNS完全反磁性鐵磁性SN順磁性B=0H+M=(0+)H=H第十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六MnO點(diǎn)陣中Mn2+的自旋排列例如：反鐵磁性MnO第十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六在反鐵磁體中，具有反平行磁矩的相鄰離子間的交換作用應(yīng)占優(yōu)勢，但從圖容易看出，這種離子間的距離比之平行自旋的離子間距要大，根據(jù)前面的討論，交換能的大小取決于物質(zhì)的原（離）子間距離，相距遠(yuǎn)的交換力小。怎樣克服這個矛盾，解釋這種離子間所具有的較大的交換能呢？超交換理論或稱間接交換理論可以提供適當(dāng)?shù)慕忉?。根?jù)此理論，能夠通過鄰近陽離子的激發(fā)態(tài)而完成間接交換作用。即經(jīng)中間的激發(fā)態(tài)氧離子的傳遞交換作用，把相距很遠(yuǎn)無法發(fā)生直接交換作用的兩個金屬離子的自旋系統(tǒng)連接起來。在激發(fā)態(tài)下，O2－將一個2p電子給予相鄰的Mn2+而成為O－，Mn2+獲得這個電子變成Mn+，此時它們的電子自旋排列如圖所示。第十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六

MnO晶體中離子的自旋(a)基態(tài)（b）激發(fā)態(tài)Mn2+(3d5)O2-(2p6)Mn+(3d)6O-(2p5)Mn2+(3d5)O－的自旋與左方Mn+自旋方向相同。當(dāng)右方的Mn2+的自旋方向相反時，系統(tǒng)有較低的能量，這是Mn2+通過O－的相互作用出現(xiàn)的情況。激發(fā)態(tài)的出現(xiàn)，是O2－提供了一個2p電子導(dǎo)致的，而p電子的空間分布是∞型，故M－O－M間的夾角為180度時，間接交換作用最強(qiáng)，而=90時的作用最弱。超交換理論也可以說明鐵氧體所具有的亞鐵磁性.第二十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六尖晶石的元晶胞(a)及子晶胞(b)、(c)例如：尖晶石型鐵氧體M2+OFe2

3+O3M——Fe,Ni,Mg或復(fù)合鐵氧體Mg1-xMnxFe2O4氧四面體為A位，八面體為B位，兩價離子都處于A位，則為正尖晶石結(jié)構(gòu)；二價離子占有B位，三價離子占有A位及余下的B位，則為反尖晶石。第二十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六所有的亞鐵磁性尖晶石幾乎都是反型的（Fe3+(Fe3+M2+)O4這可設(shè)想由于較大的兩價離子趨于占據(jù)較大的八面位置。A位離子與反平行態(tài)的B位離子之間，借助于電子自旋耦合而形成二價離子的凈磁矩，即

Fea+3↑Feb+3↓Mb+2↓陽離子出現(xiàn)于反型程度，取決于熱處理?xiàng)l件。一般來說，提高正尖晶石的溫度會使離子激發(fā)至反型位置。所以在制備類似于CuFe2O4的鐵氧體時，必須將反型結(jié)構(gòu)高溫淬火才能得到存在于低溫的反型結(jié)構(gòu)。錳鐵氧體約為80％正型尖晶石，這種離子分布隨熱處理變化不大。第二十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六圖8.11石榴石結(jié)構(gòu)的簡化模型（只表示了元晶胞的1/8，O2-未標(biāo)出）例如：稀土石榴石型鐵氧體其通式為M3cFe2aFe3dO12，式中M為稀土離子或釔離子，都是三價。上標(biāo)c，a，d表示該離子所占晶格位置的類型。a離子八面體位置，c離子占據(jù)十二面體位置，d離子四面體第二十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六每個晶胞包括8個化學(xué)式單元，共有160個原子。a離子位于體心立方晶格上，c離子與d離子位于立方體的各個面。每個晶胞有8個子單元。每個a離子占據(jù)一個八面體位置，每個c離子占據(jù)十二面體位置，每個d離子處于一個四面體位置。與尖晶石類似，石榴石的凈磁矩起因于反平行自旋的不規(guī)則貢獻(xiàn)：a離子和d離子的磁矩是反平行排列的，c離子和d離子的磁矩也是反平行排列的。如果假設(shè)每個Fe3＋離子磁矩為5μB，則對M3cFe2aFe3dO12

μ凈＝3μc－（3μd－2μa）＝3μc－5μB每個電子自旋磁矩的近似值等于一個波爾磁子μB(原子磁矩的單位，是一個極小的量，約等于9.27*10-24

A*m2）第二十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六在亞鐵磁性的石榴石系中，以釔鐵石榴石Y3Fe5O12（Y3Fe2Fe3O12）為首稱為磁性石榴石的一系列改進(jìn)型物質(zhì)，作為高密度記錄介質(zhì)，在磁記錄（磁泡材料）、光磁記錄（光磁克爾效應(yīng)材料）、光通訊（單向波導(dǎo)，法拉第效應(yīng)材料）等領(lǐng)域，正成為較為活躍的研究對象。第二十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六磁學(xué)與電學(xué)各基本參量的類似性磁學(xué)參量（磁路）名稱單位名稱單位磁通量Wb電流強(qiáng)度IA磁通密度BWb/m2電流密度JA/m2磁場強(qiáng)度HA/m電場強(qiáng)度EV/m磁導(dǎo)率H/m電導(dǎo)率磁阻Rm電阻R磁勢VmA電動勢VV第二十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六3d殼層的電子結(jié)構(gòu)元素原子序數(shù)21222324252627282930元素名ScTiVCrMnFeCoNiCuZn磁性順順順反反鐵鐵鐵反反電子的殼層結(jié)構(gòu)殼層結(jié)構(gòu)3d4s23d24s23d34s23d54s13d24s23d64s23d74s23d84s23d104s13d104s23d電子數(shù)及自旋排布4s殼層電子數(shù)2221222212第二十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六磁滯回線(B-H或M-H)——與電滯回線（P-E)鐵電電滯回線（PS為自發(fā)極化強(qiáng)度，EC為矯頑力）

磁滯回線第二十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六飽和磁化強(qiáng)度或最大磁感應(yīng)強(qiáng)度或飽和磁通密度——飽和極化強(qiáng)度矯頑力——矯頑力剩余磁化強(qiáng)度或剩余磁通密度——剩余極化強(qiáng)度磁疇（由平行或反平行原子磁矩在一定尺寸范圍內(nèi)集團(tuán)化而形成）——電疇磁疇壁——電疇壁自發(fā)磁化——自發(fā)極化矩形比：剩余磁化強(qiáng)度/飽和磁化強(qiáng)度或B(H1/2)/飽和磁化強(qiáng)度.第二十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六AABB

電疇結(jié)構(gòu)

閉合磁疇第三十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六由磁疇擴(kuò)大（b）及磁化矢量（c）引起的磁化過程，（a）是退磁狀態(tài)下的磁疇分布（在下方的磁化曲線標(biāo)明了對應(yīng)的階段）（a）（b）（c）HH可逆壁移不可逆壁移轉(zhuǎn)向磁化abcOHsHBs磁疇壁完全消失第三十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六磁學(xué)各向異性例如：在某一宏觀方向生長的單疇粒子，且其自發(fā)磁化強(qiáng)度被約束在該方向內(nèi)，當(dāng)在該方向上施加磁場時，會顯示直角型的磁滯回線，而在與此垂直方向上施加磁場，則磁滯回線縮成線性，一般來說，軟磁材料各向異性越小越好，而硬磁材料則根據(jù)具體應(yīng)用多采用各向異性大的材料。（磁各向異性：磁化方向不同，內(nèi)部能量會發(fā)生變化）第三十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六磁泡結(jié)構(gòu)通過分子束外延法在基板上生長膜，容易誘發(fā)垂直磁各向異性（可能是由于稀土金屬離子容易加入到特定的晶格格點(diǎn)位置，使外延生長時，產(chǎn)生特定的晶體學(xué)取向所致。如在（111）基板上通過液相外延法生長石榴石膜，造成垂直膜面的方向?yàn)橐状呕S。形成帶狀的磁疇結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)隨外磁場的作用的加強(qiáng)，逐漸增加，磁化方向向下的帶狀磁疇逐漸減少，在某一偏置磁場強(qiáng)度之下，形成圓柱形孤立的磁疇。一般稱這種磁疇為磁泡，當(dāng)磁場進(jìn)一步加大，則磁泡會消失。目前可以得到直徑為2—3微米的磁泡，從而有可能用于高密度信息記錄，而且有希望用于計(jì)算機(jī)的高速存儲器。第三十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六無磁場作用磁場作用第三十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六在利用物質(zhì)的鐵磁性時，首先應(yīng)了解鐵磁性物質(zhì)的各種磁性能；在工藝上要充分保證并提高磁性能；在應(yīng)用上應(yīng)充分發(fā)揮鐵磁性材料的潛力。鐵磁性材料的幾個重要的基本特性如下：（1）完全由物質(zhì)本身（成分組成比）決定的特性飽和磁化強(qiáng)度、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（2）由物質(zhì)決定，但隨其晶體組織結(jié)構(gòu)變化的特征磁導(dǎo)率（軟磁為高磁導(dǎo)率）、矯頑力（硬磁為高的矯頑力）、矩形比第三十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六鐵磁性材料：軟磁（高磁導(dǎo)率材料）、硬磁（剩磁大，高矯玩力材料，永磁體材料）、矩磁（磁滯回線近乎于矩形）第三十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六高的磁導(dǎo)率材料（軟磁材料）：由較低的外部磁場強(qiáng)度就可獲得大的磁化強(qiáng)度及高密度磁通量的材料。（1）初始磁導(dǎo)率、最大磁導(dǎo)率要高，目的在于提高功能效率（2）剩余磁化強(qiáng)度要低，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度要高，目的在于省資源，便于輕薄短小，可迅速響應(yīng)外磁場的反轉(zhuǎn)。（3）矯頑力要小，目的在于提高高頻效率。（4）鐵損要低，提高功能效率（5）電阻率要高，提高高頻性能，減小渦流損失（6）磁致伸縮系數(shù)要低，目的在于降低噪聲（7）作為基本特性的磁各向異性系數(shù)要低（無論在哪個結(jié)晶方向都可以磁化）第三十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六非晶態(tài)材料特征（1）從原子排布結(jié)構(gòu)看，為長程無序，短程有序；（2）不存在位錯及晶粒邊界；（3）加熱具有結(jié)晶化傾向；（4）電阻率比晶態(tài)高；（5）機(jī)械強(qiáng)度高，硬度大（6）受放射性物質(zhì)輻照，性能劣化不明顯（7）作為磁性材料，磁導(dǎo)率高，矯頑力低。由于電阻率高，渦流損耗小。非晶態(tài)磁性具有優(yōu)良的綜合軟磁性材料特性。第三十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六采用容易非晶化的物質(zhì)3d過渡金屬-非金屬系：FeCoNiBCSiP(Co-Fe-B-Si)3d-金屬系：FeCoNiTiZrNbTa(Co-Nb-Zr)過渡金屬-稀土類金屬系：Gd,Tb,Dy,Nd（GdTbFe,TbFeCo）缺點(diǎn)：熱穩(wěn)定性差，大量生產(chǎn)存在一定困難，第三十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六7.3磁性材料的物理效應(yīng)物質(zhì)的物理性質(zhì)隨外界因素，例如磁場、電場、光及熱等的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象為物理效應(yīng)。1.磁光效應(yīng)：透明的鐵磁性材料中的光透射、光反射時，光與自發(fā)磁化相互作用，會發(fā)生特異的光學(xué)現(xiàn)象，稱此為磁光效應(yīng)。光屬于電磁波，為橫波，電場和磁場分別在各自的固定面上振動，稱此面為偏光面。第四十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六磁光效應(yīng)包括：（1）塞曼效應(yīng)對發(fā)光物質(zhì)施加磁場，光譜發(fā)生分裂的現(xiàn)象為塞曼效應(yīng)。從應(yīng)用的角度來看，還屬于有待開發(fā)的領(lǐng)域。（2）法拉第效應(yīng)光和原子磁矩相互作用而產(chǎn)生的現(xiàn)象。當(dāng)Y3Fe5O12一些透明物質(zhì)透過直線偏光時，若同時施加與入射光平行的磁場，透射光將在其偏振面上旋轉(zhuǎn)一定的角度射出，該現(xiàn)象為法拉第效應(yīng)。若施加與入射光垂直的磁場，入射光將分裂為沿原方向的正常光束和偏離原方向的異常光束，為科頓——莫頓效應(yīng)。第四十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六法拉第效應(yīng)偏振光發(fā)生旋轉(zhuǎn)的偏振光磁場H入射光透射光入射光磁場H正常光線異常光線科頓——莫頓效應(yīng)。第四十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六（3）克爾效應(yīng)當(dāng)光入射到被磁化的物質(zhì)，或入射到外磁場作用下的物質(zhì)表面時，其發(fā)射光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。第四十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六記錄位非記錄位記錄位光盤利用磁克爾效應(yīng)進(jìn)行光磁記錄的原理直線偏振光記錄層磁化反平行磁化這種為非接觸式、大容量記錄介質(zhì)第四十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六非晶態(tài)磁光記錄介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是：不存在晶界等相對于磁疇的障礙物，不產(chǎn)生反轉(zhuǎn)磁疇的變形等。多晶體的MnBi的克爾旋轉(zhuǎn)角大，是很有吸引力的材料，但由于多晶體再生時，造成較大的噪音，作為第一代光磁記錄介質(zhì)未被采用，最近又重新引起人們的興趣。為了保存大量信息，需要高密度、高速度、高效率、低價格的記錄與存儲。因此目前磁光盤正與磁記錄、相變型可重寫光盤處于激烈的競爭中。于是人們正在開發(fā)進(jìn)行磁光盤用新型記錄介質(zhì)的開發(fā)（例如：金屬超晶格多層膜、磁性石榴石等）第四十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六2.電流磁氣效應(yīng)物質(zhì)中流過電流的同時，施加磁場時所顯示出的物理現(xiàn)象。這種效應(yīng)表現(xiàn)為電動勢E的變化。一般說來，該電動勢表現(xiàn)為下述3項(xiàng)之和：與磁場H無關(guān)系的項(xiàng)：為電阻R所產(chǎn)生的電動勢，符合歐姆定律（E0=RI)?；魻栯妱觿蓓?xiàng)：一般情況下，與磁場強(qiáng)度成正比，稱為霍爾效應(yīng)(與IH成正比)。磁致電阻電動勢項(xiàng)：與H(I?H)成正比，稱為磁致電阻效應(yīng).第四十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六霍爾效應(yīng)：在于電流垂直的方向施加磁場，則在垂直于電流軸和磁場軸所組成的平面的方向上產(chǎn)生電位差。這種電位差為霍爾電壓?；魻栐ù艂鞲衅鳎?，InSb,GaAs半導(dǎo)體元件已實(shí)用化。磁致電阻效應(yīng)：施加磁場使物質(zhì)電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁致電阻效應(yīng)。包含兩項(xiàng)：與磁場強(qiáng)度H有關(guān)（正常磁致電阻效應(yīng)）和與磁化強(qiáng)度相關(guān)（異常磁致電阻效應(yīng)），其中第二項(xiàng)貢獻(xiàn)最大。各向異性磁致電阻效應(yīng)：電阻率變化與磁化方向相關(guān)。高靈敏度讀取用的MR磁頭，就是利用這種效應(yīng)。利用該效應(yīng)的材料有：巨磁致電阻效應(yīng)材料、超巨磁致電阻效應(yīng)材料。第四十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六Ettinghausen效應(yīng)：沿著霍爾電壓方向產(chǎn)生溫度梯度的現(xiàn)象。Nerst效應(yīng)：在與電流垂直方向施加磁場，沿電流方向產(chǎn)生溫度梯度的現(xiàn)象。磁各向異性：一般情況下，在鐵磁體中存在著取決于自發(fā)磁化方向的自由能，自發(fā)磁化向著該能量取最小值的方向是最穩(wěn)定的。而要向其他方向旋轉(zhuǎn)，能量會增加。磁致伸縮效應(yīng)：（利用這一效應(yīng)可以使磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，而逆效應(yīng)可以使機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍堋？梢灾谱髂芰哭D(zhuǎn)換器件，電氣音響轉(zhuǎn)換器件。第四十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六7.4磁光效應(yīng)材料與記錄原理磁盤由在圓盤狀基表面附著磁記錄介質(zhì)層構(gòu)成。由于其高存儲容量、隨機(jī)存取容易、迅速等優(yōu)點(diǎn)，已成為數(shù)字式記錄、存儲媒體的主要形式。記錄密度與激光波長的關(guān)系：激光光斑直徑與波長的關(guān)系：D約與波長成正比。第四十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六各種磁盤的結(jié)構(gòu)示意圖基板鋁合金（Mg_Al)（1-2mm)磁性層（磁性粉、粘結(jié)劑、添加劑）潤滑劑硬盤碳保護(hù)膜磁性膜（CoCr(Ta)）基板鋁合金Ti電鍍NiFe膜垂直磁性膜硬盤通常采用各種濺射法，一般情況下還夾有一層Cr基地層第五十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六基板鋁合金SiO2保護(hù)膜電鍍磁性層(CoNiP)NiP電鍍磁性膜硬盤基板(如PET)基板(可撓性）(如PET)基板(如PET)磁性層（磁性粉、粘結(jié)劑、添加劑）軟盤（涂布型軟盤）磁性層(CoNi(O))磁性層(CoNi(O))Ti膜傾斜蒸鍍可撓性軟盤（薄膜性磁盤）準(zhǔn)二層膜垂直記錄可撓性軟盤（薄膜性磁盤）第五十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六磁記錄介質(zhì)：涂布型——薄膜型——垂直記錄型順序發(fā)展。采用電鍍、蒸鍍、濺射等方法。磁性材料需要有大的磁各向異性微結(jié)構(gòu)，需要Co合金膜沿特定方位生長，為此需要Cr打底層。第五十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六磁光效應(yīng)材料——光盤磁光盤以光熱磁原理進(jìn)行記錄、再生、屬于可擦除重寫型光存儲器，即可通過光熱磁，將不必要的信息擦除，并改寫為必要的信息，目前所用的材料主要為锝(Tb)、鐵、鈷等構(gòu)成的非晶態(tài)合金膜。（向多層膜方向發(fā)展）光磁記錄具有下述特征：（1）記錄密度高（107-1010bit/cm2)（2）可擦除重寫（3）非接觸式，從而可靠性高（4）隨機(jī)寸?。?）光盤可自動裝卸；（6）可用于多道記錄及全息照相存儲第五十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六光磁記錄的原理磁光效應(yīng)是基于光與物質(zhì)的磁化（或磁場）相互作用，而使光學(xué)參數(shù)發(fā)生變化的現(xiàn)象。第五十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六光盤記錄膜氣體激光器半導(dǎo)體激光器光調(diào)制器透鏡光束分離器光檢出器隨機(jī)反射鏡聚焦透鏡記錄時，利用激光的高能量，再生（讀?。r，利用激光反射信號的檢出（克爾效應(yīng)）第五十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六記錄與再生的原理：記錄介質(zhì)采用較大的矯玩力垂直磁化膜垂直磁化膜記錄位bit記錄或?qū)懭敕绞接校壕永餃囟葘懭牒脱a(bǔ)償溫度寫入。弱磁場：使記錄位磁化反轉(zhuǎn)第五十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六讀出或再生原理：利用克爾效應(yīng)或法拉第效應(yīng)讀出。讀出時激光不能使記錄介質(zhì)過熱，其加熱功率要比記錄時的功率低。第五十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六光電二極管第五十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六光盤的剖面圖第五十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六光磁記錄介質(zhì)應(yīng)具備的特性：（1）滿足垂直磁化的的條件（2）作為能穩(wěn)定的保持微小磁疇結(jié)構(gòu)的條件（3）再生靈敏度高（4）記錄靈敏度高（5）低噪音（6）化學(xué)、結(jié)構(gòu)等穩(wěn)定（7）便于大面積均質(zhì)成膜第六十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六居里溫度寫入：磁性膜中需要記錄的部分被激光照射加熱，溫度上升到Tc以上，該部分變?yōu)榉谴判?，在其冷卻過程中，受其周圍基體反磁場作用，會發(fā)生磁化反轉(zhuǎn)。如果通過線圈或永磁體外加磁場，則可實(shí)現(xiàn)磁化的完全反轉(zhuǎn)。補(bǔ)償溫度寫入：鐵磁體垂直磁化膜的磁補(bǔ)償溫度應(yīng)在室溫附近。當(dāng)這種鐵磁體被激光加熱到較高溫度，該溫度下對應(yīng)的矯玩力比室溫時的矯玩力要低的多，這樣，在較弱的外磁場下即可容易地實(shí)現(xiàn)磁化反轉(zhuǎn)。第六十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六TbFeCo磁光材料具有下列優(yōu)勢：（1）在近紅外能長期使用（2）可容易垂直磁化（3）非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，可避免晶界等造成的再生噪音（4）居里溫度200度，與半導(dǎo)體激光功率可良好的對應(yīng)。第六十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六采用多層膜用以提高旋轉(zhuǎn)角基板保護(hù)層SiO,ZnS記錄層Tb-Fe-Co第六十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六玻璃成分B2O3BaO+BaO,Fe2O3（Ba鐵氧體成分）+CoO,TiO2（矯玩力調(diào)整）熔融急冷凝固Ba鐵氧體薄片結(jié)晶化Ba鐵氧體磁性粉第六十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六下一代光磁記錄材料為提高高記錄密度，采用短波長光，重點(diǎn)集中在在短波長區(qū)具有較大克爾旋轉(zhuǎn)角的材料，主要為含有Nd及Pr的非晶態(tài)稀土(R)-Fe-Co合金膜、Bi置換磁性石榴石、Pt/Co多層膜（超晶格膜，磁性與非磁性界面效應(yīng)，可以開發(fā)出新的性能和功能）第六十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期六超高密度信息記錄的新技術(shù)：激光技術(shù)透鏡聚焦超納米加工及分析測試技術(shù)：掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)、磁力顯微鏡(MFM)等采用可提高寫入和讀取密度的磁超分