都有为院士磁性材料的进展 (minimizer)课件

磁性材料的最新进展磁性材料的分类1。按物理性质分类a）.静磁特性：永磁；软磁；矩磁；磁记录（介质、磁头）b）.交叉耦合效应：磁光；磁热；磁致收缩；旋磁；吸波；反常霍尔效应；铁电/铁磁；GMIc）.与自旋相关的输运性质：自旋电子学材料2。按化学组成分类金属（合金）；无机（氧化物）；有机化合物3。按维度分类纳米（零维；一维；二维）；微晶；非晶；块体4。按磁结构分类：铁磁；亚铁磁；反铁磁；超顺磁5。按应用分类：。。。隐身；磁制冷；磁传感器；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。饱和磁化强度Ms，Tc:组成，磁结构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－各向异性，理想取向。3。矫顽力Hc：晶体结构，K，显微结构单畴：磁晶各向异性：Hc～K/oMs,BHcBroMs

形状各向异性：Hc～NMs4。磁能积（BH)m

（BH)m（理论）＝oMs2/4

稀土永磁薄膜MEMS；传感器等应用中要求微米级膜厚的永磁薄膜。薄膜永磁材料：永磁铁氧体；MnBi;MnAlC;R-Co;NdFeB;Pt-Co/Fe----通常采用磁控溅射;激光沉积等工艺制备。SmCo5~160kJ/m3;

Sm2Co17~136kJ/m3；NdFeB～240kJ/m3；（Pt/Fe）n~320kJ/m3NdFeB软磁材料金属纳米微晶软磁材料非晶磁性合金分三类：1。【过渡金属－类金属(B,C,Si,P)】合金,如:FeSiB2。【稀土－过渡族】合金,如：NdFeB3。【过渡族－过渡族】合金，如FeZr(B),CoZr(B)纳米微晶软磁材料系列：年代70年代80年代90年代金属软磁材料非晶纳米微晶块体非晶年代198819901998牌号FINEMETNANOPERMHITPERM组成Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1(FeSiCuNbB)Fe90Zr7B3(Fe-M-Cu-B)(Fe,Co)88M7B4Cu1M=

Zr,Nb,Hf,Ta

μe(f=1kHz)

据随机各向异性模型：交换相关长度Lex=(A/<K>),<K>~K1/N1/2(N-交换作用范围内的晶粒数)。块体非晶软磁材料非晶材料具有优良的力学性能，如Fe80B20非晶的断裂强度达3629MPa,而纳米微晶材料通常呈现脆性，给应用带来不便。上述的非晶与纳米微晶软磁材料其冷却速度均大于105C/s，因此只能制备成厚度低于100μm的薄带，要制备厚的块体非晶材料，必须降低临界冷却速度，以致能从液相直接制备成块体非晶。通常多组元合金熔点低于二元合金，目前研究的体系大致上为：锆基（ZrAlTM);铝基（AlRTM);镁基（MgRTM);钯基（PdNiP)等。最近ChinTS在YFeB三元系中发现有很好软磁性能的块体非晶组成，如Y4Fe76B29的Js＝1.56T。纳米软磁颗粒体如将nm-αFe颗粒包裹SiO2后再包裹一层非晶碳，化学稳定性很好，比饱和磁化强度可达200Am2/kg,频率曲线十分平坦。Thepermeabilityspectraof（Fe/SiO2/C）sampleatroomtemperature。磁冰箱原型机

磁冰箱很可能在某一天取代您厨房中的传统电冰箱

June23,2004磁记录材料纵向模式垂直模式全息模式由于超顺磁性尺寸的限制，KV~kT,纵向磁记录密度已接近极.2005年希捷公司已推出110Gbit/in2的硬盘。另一个方式是采用垂直记录的模式，已推出200Gbit/in2的记录密度，近期可望达到400Gbit/in2

，远期目标为1TB/in2.现研究采用热辅助磁记录（TAR)方式，用高矫顽力磁记录材料，来提高记录密度,如FePt/FeRh交换耦合薄膜等，采用垂直记录模式可望达到10Tbit/in2。10GB微型硬盘,日立2005量子磁盘示意图SUL-Softmagneticunderlayer有机磁性材料有机磁性材料大致上分三类：1。纯有机磁性材料

指不含金属离子而显示出磁性的一类有机化合物，通常含电子自旋未配对的自由基，同时存在铁磁耦合。如[TDAE]C60(Tc=16K)，C60经光辐照Tc~800.2。磁性络合物

通常络合物中含有磁性离子并相互铁磁耦合。如：C24H22Mn3N28；C24H24ClMn2N21O5；

3。磁性聚合物（金属、无机磁性材料/有机）第三类已实用化，我们更感兴趣第一、二类有机磁性材料碳结构有机化合物的磁性1991年首先在p-NPNN(p-nitrophenylnitronylnitroxide),Tc=0.65K[TDAE]+C60(tetrakis(dimethylamino)ethylene),中发现铁磁性,Tc=16K.

表明没有金属离子的有机物,只要有未成对–电子同样可呈现磁有序.石墨呈现逆磁性,对高度取向的热解石墨样品(HOPG),ll=-(2.40.1)10-5emu/gOe(300K)将石墨制备成薄膜,增加碳原子排列的无序度,由纯的sp2键转变为无序的sp2–sp3混合键,逆磁性下降,甚至转变为顺磁性.被认为是断裂的悬挂键导致未成对的电子所产生的磁矩.实验发现磁性与氢含量关系密切,在大的氢/碳比例时,呈现铁磁性,s=2emu/g(RT).C60H24(hydrofullerite)Tc>300K,如用2.25MeV能量的质子轰击HOPG石墨,发现铁磁性,MFM(磁力显微镜)进一步证实了这点.在轰击点表面的磁化强度估算为~106A/m(400emu/g).根据理论上的计算,碳结构有机化合物的饱和磁化强度可达纯铁的三倍(A.A.Ovchinnikov,I.L.Shamovsky,J.Mol.Struct.251(1991)133)热解石墨样品(HOPG)经质子轰击后,MFM观察到的磁畴图K.-H.Han,P.Esquinazi,J.Appl.Phys.96(2004)16815T外场下的M-T曲线希望在新世纪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。高频低损耗、大功率的软磁材料3。大容量、高密度的磁记录材料4。低场大磁熵变的磁制冷材料5。高自旋极化率的自旋电子学材料6。有机磁性材料有关的基础研究：高饱和磁化强度材料的探索磁化动力学的研究自旋极化输运性质的研究低维磁性材料中的量子效应结束语

20世纪80－90年代是磁性材料发展史上辉煌的一页：(3d