11第10講電滯回線與磁滯回線

第10講電滯回線與磁滯回線中南大學物理與電子學院先進材料超微結構與超快過程研究所

2015-06-03

主講：周聰華內容提要一、概述二、電滯回線三、磁滯回線四、參考文獻與課后習題一、概述1.1存儲器內存U盤硬盤磁帶光盤軟盤一、概述內存U盤硬盤磁帶光盤軟盤1.2存儲器材料一、概述內存U盤硬盤磁帶光盤軟盤1.2存儲器材料一、概述光盤1.2存儲器材料：介質一、概述內存U盤RAM,斷電-存儲易失CMOS:

ComplementaryMetalOxideSemiconductorRAM,斷電-存儲不失1.2存儲器材料：晶體管一、概述CMOSGDSp1.2存儲器材料：晶體管pGDS電子反型層(b)溝道中產生反型層電荷pGDS空間電荷區(qū)(a)溝道中無反型層電荷一、概述1.2存儲器材料：晶體管關！開！一、概述RAM,存儲易失U盤-存儲不失1.2存儲器材料：晶體管pGDS電子反型層(b)溝道中產生反型層電荷浮柵隧道效應：電荷從基底注入到FG中一、概述硬盤磁帶軟盤1.2存儲器材料：磁性巨磁阻效應：GiantMagnetoResistance2007年Nobel物理獎：阿爾貝·費爾(法國)彼得·格林貝格爾(德國)1TB(1000GB)1kB(1000B)一、概述1.2存儲器材料：磁性巨磁阻效應：GiantMagneticResistance一、概述1.2存儲器材料：磁性磁頭讀寫數據一、概述1.2存儲器材料：磁性磁存儲單根納米線或許可以作為一個存儲單元二、電滯回線2.1偶極矩15CH+H+H+H+正負電荷中心重合甲烷分子+正電荷中心負電荷中心H++HO水分子——分子電偶極矩CompanyLogo1.無極分子的位移極化+---+He+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-均勻介質+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-非均勻介質+-+-+-+-+--qq二、電滯回線2.2極化二、電滯回線2.2極化++++++++++++++++++++兩端面出現極化電荷層轉向外電場加上外場++++++++++++++++++++++++++二、電滯回線2.3鐵電體ABX3：鈣鈦礦類晶體結構1四方晶系鈦酸鋇鋯酸鉛2偶極矩鐵電壓電熱電二、電滯回線2.4鐵電體的電滯回線自發(fā)極化Ps剩余極化Pr矯頑電場EcP是E的雙值函數P的取值與計劃過程有關翻轉：Switchable二、電滯回線2.4鐵電體的電滯回線二、電滯回線2.4鐵電體的電滯回線偏光顯微鏡觀察的電疇CompanyLogo二、電滯回線2.4鐵電體的電滯回線電疇取向CompanyLogo二、電滯回線2.4鐵電體的電滯回線居里點溫度：

順電相--->鐵電相順電相鐵電相二、電滯回線2.4鐵電體的應用鐵電存儲器：響應速度快、擦寫次數高、存儲密度高，為高密度存儲提供一種可能磁介質——能與磁場產生相互作用的物質磁化——磁介質在磁場作用下所發(fā)生的變化一、物質磁性的概述RI無磁介質時：三、磁滯回線3.1磁介質RIRIRI錳、鉻、氮氣----銀、銅、氫….鐵、鈷、鎳及其合金此種磁介質稱為順磁質此種磁介質稱為抗磁質此種磁介質稱為鐵磁質三、磁滯回線3.1磁介質CompanyLogo分子磁矩軌道磁矩自旋磁矩——電子繞核的軌道運動——電子自旋等效于圓電流——分子電流三、磁滯回線3.2分子磁矩CompanyLogo軌道角動量與磁矩的關系：電子磁矩受到力矩角動量定理繞磁場進動附加一磁矩與外場反向。三、磁滯回線3.2分子磁矩三、磁滯回線3.3順磁質1、順磁質分子的固有磁矩不為零無外磁場作用時，由于分子的熱運動，分子磁矩取向各不相同,整個介質不顯磁性。三、磁滯回線有外磁場時，分子磁矩要受到一個力矩的作用，使分子磁矩轉向外磁場的方向，使介質內部磁場增強。3.3順磁質三、磁滯回線附加磁矩與相比要小得多，相差兩個數量級。因此磁介質中的磁場是加強了。3.3順磁質CompanyLogo三、磁滯回線3.4抗磁質分子的固有磁矩為零電子繞核的軌道運動電子本身自旋外磁場場作用下，由進動產生附加磁矩電子的附加磁矩總是削弱外磁場的作用?？勾判允且磺写沤橘|共同具有的特性。總與外磁場方向反向測量磁滯回線的實驗裝置05101520磁強計A測量H測量B的探頭（霍爾元件）電阻電流表螺繞環(huán)鐵環(huán)狹縫換向開關鐵磁質的磁化規(guī)律三、磁滯回線3.5鐵磁質磁強計測量B由得出曲線原理:勵磁電流I;

用安培定理得H三、磁滯回線3.5鐵磁質鐵磁質的磁化規(guī)律CompanyLogo初始磁化曲線.......矯頑力飽和磁感應強度磁滯回線剩磁三、磁滯回線3.5鐵磁質CompanyLogo

（1）鐵磁質相鄰原子的電子之間存在強“交換耦合作用”，使得在無外磁場作用時，電子自旋磁矩能在小區(qū)域內自發(fā)地平行排列，形成自發(fā)磁化達到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域。這些區(qū)域稱為“磁疇”多晶磁疇結構示意圖三、磁滯回線3.5鐵磁質CompanyLogo軟磁材料作變壓器。純鐵，硅鋼坡莫合金(Fe，Ni)，鐵氧體等。r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。飽和磁感應強度大，矯頑力(Hc)小，磁滯回線的面積窄而長，損耗小（HdB面積?。?。還用于繼電器、電機、以及各種高頻電磁元件的磁芯、磁棒。(1)軟磁材料三、磁滯回線3.6鐵磁質應用CompanyLogo三、磁滯回線3.6鐵磁質應用(2)硬磁材料——作永久磁鐵鎢鋼，碳鋼，鋁鎳鈷合金矯頑力(Hc)大（>102A/m)，剩磁Br大。磁滯回線的面積大，損耗大。還用于磁電式電表中的永磁鐵。耳機中的永久磁鐵，永磁揚聲器。CompanyLogo三、磁滯回線3.6鐵磁質應用(3)矩磁材料——作存儲元件Br=BS

，Hc

不大，磁滯回線是矩形。用于記憶元件，當+脈沖產生H>HC使磁芯呈+B態(tài)，則–脈沖產生H<–