都有為院士磁性材料的進展 (minimizer)課件

磁性材料的最新進展磁性材料的分類1。按物理性質分類a）.靜磁特性：永磁；軟磁；矩磁；磁記錄（介質、磁頭）b）.交叉耦合效應：磁光；磁熱；磁致收縮；旋磁；吸波；反?；魻栃?；鐵電/鐵磁；GMIc）.與自旋相關的輸運性質：自旋電子學材料2。按化學組成分類金屬（合金）；無機（氧化物）；有機化合物3。按維度分類納米（零維；一維；二維）；微晶；非晶；塊體4。按磁結構分類：鐵磁；亞鐵磁；反鐵磁；超順磁5。按應用分類：。。。隱身；磁制冷；磁傳感器；MEMS。。。Globalmarketformagneticmaterialsthetotalin1999wasabout30b$.稀土永磁第一，二代稀土永磁(1967—1975)第三代稀土永磁(1983)第一代SmCo5(60年代）；第二代Sm2Co17(70年代）；第三代Nd2Fe14B(80年代）；第四代稀土永磁？

永磁材料基本磁性1。飽和磁化強度Ms，Tc:組成，磁結構2。剩磁Br：取向，密度

Br=opMsf

.p-孔隙率；f－取向度f=1/2–各向同性f＝1－各向異性，理想取向。3。矯頑力Hc：晶體結構，K，顯微結構單疇：磁晶各向異性：Hc～K/oMs,BHcBroMs

形狀各向異性：Hc～NMs4。磁能積（BH)m

（BH)m（理論）＝oMs2/4

稀土永磁薄膜MEMS；傳感器等應用中要求微米級膜厚的永磁薄膜。薄膜永磁材料：永磁鐵氧體；MnBi;MnAlC;R-Co;NdFeB;Pt-Co/Fe----通常采用磁控濺射;激光沉積等工藝制備。SmCo5~160kJ/m3;

Sm2Co17~136kJ/m3；NdFeB～240kJ/m3；（Pt/Fe）n~320kJ/m3NdFeB軟磁材料金屬納米微晶軟磁材料非晶磁性合金分三類：1。【過渡金屬－類金屬(B,C,Si,P)】合金,如:FeSiB2。【稀土－過渡族】合金,如：NdFeB3。【過渡族－過渡族】合金，如FeZr(B),CoZr(B)納米微晶軟磁材料系列：年代70年代80年代90年代金屬軟磁材料非晶納米微晶塊體非晶年代198819901998牌號FINEMETNANOPERMHITPERM組成Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1(FeSiCuNbB)Fe90Zr7B3(Fe-M-Cu-B)(Fe,Co)88M7B4Cu1M=

Zr,Nb,Hf,Ta

μe(f=1kHz)

據隨機各向異性模型：交換相關長度Lex=(A/<K>),<K>~K1/N1/2(N-交換作用范圍內的晶粒數)。塊體非晶軟磁材料非晶材料具有優(yōu)良的力學性能，如Fe80B20非晶的斷裂強度達3629MPa,而納米微晶材料通常呈現脆性，給應用帶來不便。上述的非晶與納米微晶軟磁材料其冷卻速度均大于105C/s，因此只能制備成厚度低于100μm的薄帶，要制備厚的塊體非晶材料，必須降低臨界冷卻速度，以致能從液相直接制備成塊體非晶。通常多組元合金熔點低于二元合金，目前研究的體系大致上為：鋯基（ZrAlTM);鋁基（AlRTM);鎂基（MgRTM);鈀基（PdNiP)等。最近ChinTS在YFeB三元系中發(fā)現有很好軟磁性能的塊體非晶組成，如Y4Fe76B29的Js＝1.56T。納米軟磁顆粒體如將nm-αFe顆粒包裹SiO2后再包裹一層非晶碳，化學穩(wěn)定性很好，比飽和磁化強度可達200Am2/kg,頻率曲線十分平坦。Thepermeabilityspectraof（Fe/SiO2/C）sampleatroomtemperature。磁冰箱原型機

磁冰箱很可能在某一天取代您廚房中的傳統(tǒng)電冰箱

June23,2004磁記錄材料縱向模式垂直模式全息模式由于超順磁性尺寸的限制，KV~kT,縱向磁記錄密度已接近極.2005年希捷公司已推出110Gbit/in2的硬盤。另一個方式是采用垂直記錄的模式，已推出200Gbit/in2的記錄密度，近期可望達到400Gbit/in2

，遠期目標為1TB/in2.現研究采用熱輔助磁記錄（TAR)方式，用高矯頑力磁記錄材料，來提高記錄密度,如FePt/FeRh交換耦合薄膜等，采用垂直記錄模式可望達到10Tbit/in2。10GB微型硬盤,日立2005量子磁盤示意圖SUL-Softmagneticunderlayer有機磁性材料有機磁性材料大致上分三類：1。純有機磁性材料

指不含金屬離子而顯示出磁性的一類有機化合物，通常含電子自旋未配對的自由基，同時存在鐵磁耦合。如[TDAE]C60(Tc=16K)，C60經光輻照Tc~800.2。磁性絡合物

通常絡合物中含有磁性離子并相互鐵磁耦合。如：C24H22Mn3N28；C24H24ClMn2N21O5；

3。磁性聚合物（金屬、無機磁性材料/有機）第三類已實用化，我們更感興趣第一、二類有機磁性材料碳結構有機化合物的磁性1991年首先在p-NPNN(p-nitrophenylnitronylnitroxide),Tc=0.65K[TDAE]+C60(tetrakis(dimethylamino)ethylene),中發(fā)現鐵磁性,Tc=16K.

表明沒有金屬離子的有機物,只要有未成對–電子同樣可呈現磁有序.石墨呈現逆磁性,對高度取向的熱解石墨樣品(HOPG),ll=-(2.40.1)10-5emu/gOe(300K)將石墨制備成薄膜,增加碳原子排列的無序度,由純的sp2鍵轉變?yōu)闊o序的sp2–sp3混合鍵,逆磁性下降,甚至轉變?yōu)轫槾判?被認為是斷裂的懸掛鍵導致未成對的電子所產生的磁矩.實驗發(fā)現磁性與氫含量關系密切,在大的氫/碳比例時,呈現鐵磁性,s=2emu/g(RT).C60H24(hydrofullerite)Tc>300K,如用2.25MeV能量的質子轟擊HOPG石墨,發(fā)現鐵磁性,MFM(磁力顯微鏡)進一步證實了這點.在轟擊點表面的磁化強度估算為~106A/m(400emu/g).根據理論上的計算,碳結構有機化合物的飽和磁化強度可達純鐵的三倍(A.A.Ovchinnikov,I.L.Shamovsky,J.Mol.Struct.251(1991)133)熱解石墨樣品(HOPG)經質子轟擊后,MFM觀察到的磁疇圖K.-H.Han,P.Esquinazi,J.Appl.Phys.96(2004)16815T外場下的M-T曲線希望在新世紀取得突破的磁性材料：1。比NdFeB性能更佳的新一代永磁材料2。高頻低損耗、大功率的軟磁材料3。大容量、高密度的磁記錄材料4。低場大磁熵變的磁制冷材料5。高自旋極化率的自旋電子學材料6。有機磁性材料有關的基礎研究：高飽和磁化強度材料的探索磁化動力學的研究自旋極化輸運性質的研究低維磁性材料中的量子效應結束語

20世紀80－90年代是磁性材料發(fā)展史上輝煌的一頁：(3d