感生各向异性

感生各向异性第1页，共14页，2023年，2月20日，星期五Ni3Fe合金不同退火速度，K1的变化第2页，共14页，2023年，2月20日，星期五2、机理：(1)超晶格的形成：有序相的产生导致各向异性的消失，

有序-无序转变温度大约4900C。第3页，共14页，2023年，2月20日，星期五

(2)方向有序-原子对模型：近角观察到完全有序态时，感生各向异性反而趋于消失。因此试图用方向有序来解释。假定铁镍合金中有各向异性分布的Ni-Ni,Fe-Fe和Ni-Fe原子对，而且Ni-Fe原子对的键长短。这样方向有序引起晶格畸变，通过磁弹性能产生感生各向异性。无序完全有序方向有序第4页，共14页，2023年，2月20日，星期五(3)Kaya假设，有序化是通过不同体积的有序相的长大来进行并且用笫二相的形状各向异性解释了这种感生各向异性。设第二相磁化强度为Is’,不同于基体Is

。退磁因子Nz(Nz<1/3),不管Is’相对于Is有多大，这种感生各向异性的易轴总是在磁场退火的磁场方向。为第二相的体积分数。(AlNiCo5)静磁能表示为第5页，共14页，2023年，2月20日，星期五以上几种模型可以帮助了解磁场退火效应。(4)单原子模型

例如最常见的在铁中加入微量的碳原子，碳原子不是替代铁原子晶格位置，而是在间隙位置。在磁场作用下，由于磁致伸缩碳原子将处在能量最低的位置，而感生出各向异性。FeCxyzzCy第6页，共14页，2023年，2月20日，星期五＋＋＋＋----IHd1、退磁场与磁化强度成正比N为退磁因子，决定于样品的形状。

长而细的棒N=0，粗而短的棒N很大。

第三节形状各向异性第7页，共14页，2023年，2月20日，星期五退磁能为例如，对x方向的细长针形：Nx=0,Ny=Nz=1/2xyzzyx对非球形样品，各个方向的退磁场不一样，导致各方向磁性能量不一样。设样品在x,y,z方向的退磁场系数为Nx,Ny,Nz,退磁场为第8页，共14页，2023年，2月20日，星期五单轴各向异性的表达式：EA=Kusin2,与Ed比较得：对于薄板(xy面)，退磁场系数：Nz=1,Nx=Ny=0

=0,垂直x-y面，能量最高；=/2,平行x-y面时能量最低。因而面内磁化是最容易的方向。如果Is比较小时，垂直和面内退磁能的差也比较小。第9页，共14页，2023年，2月20日，星期五

利用形状各向异性的一个典型例子就是AlNiCo5永磁合金。该合金除了Fe以外，含有Al,Ni和Co。在13000C以上是体心立方结构的均匀固溶体，但在9000C以下，脱溶成两相。通过磁场冷却，感生出一种易轴平行于冷却时所加磁场方向的各向异性。由电镜照片看到针状脱溶物，针状相是含较多Fe和Co的强铁磁相，基体是含较多Al和Ni的弱磁相。其中Is与I’s分别为基体和析出相的饱和磁化强度，为析出颗粒的体积分数，Nz是单个弧立析出粒子沿长轴方向的退磁因子。这种脱溶称为斯皮诺答尔(spinodal)分解。第10页，共14页，2023年，2月20日，星期五3、交换各向异性

Maiklejohn与Bean发現，颗粒直径为10-100nm的轻微氧化的Co粉，在磁场下从室温冷却到770k时，表現出单向各向异性(unidirectionalanisotropy)。这种各向异性，驱使磁化强度沿着冷却时所加的外场方向。CoO是反铁磁性，在冷却过程中，反铁磁自旋结构在奈尔点(低于室温)形成时，由于在外场作用下，表面处的Co2+的自旋与颗粒中Co的自旋必定平行排列。这样产生的各向异性能可表示为

Kd的值为1x10-5Jm-3的数量级，它取决于颗粒的总表面积，因面依赖颗粒尺寸。在该材料中，磁滞回线偏移原点，这是因为Co粒子的磁化强度趋向于外磁场的正向，在反向磁化时，为了使磁化强度反转到负方向，必须在负方向施加一个额外的场，也就是交换各向异性产生的交换场。H交换在77K温度下，轻微氧化的Co粉的磁滞回线实线：磁场中冷却；虚线：无外场下冷却。第11页，共14页，2023年，2月20日，星期五

4、光感生磁各向异性

在磁场下用光照射一些透明的铁磁体，会感生出一种各向异性，称为光感生磁各向异性(photoinducedmagneticanisotropy)。频率为的光能量为h，对于波长为600nm的可见光，光量子能量h为3.3x10-19J=2.1ev。相当于24000K。因此，如果电子吸收了这种光子，它就有足够多的能量耒克服将电子束缚于原子中的结合能。

光磁效应之一为光磁退火(photomagneticannealing)，这种退火是用非偏振光照射一种合适材料，形成一种新的离子分布，从而使自发磁化强度稳定下耒。另外一种光磁效应为偏振相关光感应效应(polarization-dependentphotoinducedeffect，在该效应中，偏振光可以选择性的激发某些晶位上的离子中的电子。

在YIG中，Fe3+

占据24d和16a晶位，比例为3：2，且自旋反平行，表现出亜铁磁性。非磁性Y3+离子占据24位。这种分布可用下式表示当Si离子(X)进入YIG中后，会有选择的占据24d位离子分布为{}24C,[]16A,()24d第12页，共14页，2023年，2月20日，星期五

在光磁场退火中，从Si4+离子周围的Fe2+离子激发出的电子，将聚集于最稳定的位置，从而增加了易轴平行于磁化强度方向的Fe2+离子数。换句话说，通过光照，沿磁化强度方向感生出了各向异性。激发出电子的晶位，称之为光磁中心(photomagneticcenter)。在高温下，16a位上的Fe2+和Fe3+离子随机分布，随着温度的降低，Fe2+离子由于静电相互作用，被吸引向24d位上的Si4+。Fe2+所处的八面体中心，由于前面讲的静电相互作用，而发生畸变，平行于(111)面的边长为2.68，而其它边长为2.99。从而Fe2+这个特殊的16a位，[111]轴是一个特殊轴，就是该位上Fe2+的易轴。第13页，共14页，2023年，2月20日，星期五5、轧制磁各向异性

恒磁导率铁镍钴合金，成分为50％Fe-50％Ni，首先经过强冷轧，然后再结晶产生(001)[100]的晶体织构，最后再次冷轧，厚度减少50％。这样制成的片材，呈现出大的单轴磁各向异性，其易轴位于轧制面内，但垂直于轧制方向。平行于冷轧方向磁化完全通过磁畴转动末实现，从而导致线性磁化曲线。轧制磁各向异性的大小，要比磁场退火产生的大50倍。其机理，近角提出《