[拼音]:cigexiangyixing
[外文]:magnetic anisotropy
磁体不同方向的磁性不同。如弱磁的抗磁、顺磁和反铁磁晶体的磁化率随晶体方向不同而异,强磁体饱和磁化在不同方向时自由能不同等。磁各向异性对强磁体的技术磁性有很大影响,因而是强磁物质的重要的基本磁性之一。
磁晶各向异性沿不同晶轴磁化时,强磁体的磁化曲线不同。常用磁晶各向异性能表示此现象。它表示饱和(或自发)磁化在不同晶体方向时自由能密度不同。磁晶各向异性能Fk常表示为饱和磁化强度矢量Ms相对于主晶轴的夹角的三角函数的幂级数。其表式随晶体对称性而异。对立方晶体,表式为
式中αi为Ms相对于三个[100]轴的方向余弦。k1和k2为磁晶各向异性常数。自由能低的方向称为易磁化方向,自由能高的方向称为难磁化方向。k1和 k2的数值随材料而异,且随温度变化。其符号和大小决定材料的难易磁化方向和难易的程度。在基础研究中,有时磁晶各向异性能表示为正交的球谐函数的展开式。
磁晶各向异性能的微观机制主要有以下几种:
(1)磁偶极相互作用。经典的磁偶极作用只对非立方晶体能引起各向异性。但常常不是主要的贡献。
(2)各向异性交换作用。来自轨道-自旋作用对交换作用的影响。存在于某些稀土离子及低对称化合物中。
(3)单离子各向异性。为晶体电场和轨道-自旋作用的联合效应。它使单个离子的能级呈现各向异性。对铁氧体和一些稀土离子,它的贡献是主要的。
(4)巡游电子各向异性。来自轨道-自旋作用对能带的影响。适用于3d金属及合金。
磁应力各向异性为由于磁弹性耦合、材料中的应力及其应变导致的磁各向异性。
磁形状各向异性对于非球形对称的物体,磁化在不同方向时,退磁场及退磁场能不同,称为磁形状各向异性。
感生磁各向异性为某些材料经过某种处理后出现的附加的磁各向异性。这类处理有:磁场作用下的热处理、应力作用下的热处理及冷轧等。有磁场热处理感生各向异性的材料,在无磁场作用下退火时,在磁畴及畴壁中获得自发磁化条件下的感生各向异性。某些薄膜材料在磁场下生长,或由于某种条件生长,均可获得生长感生各向异性。对金属及合金的感生各向异性,原子对的有序排列(方向有序)的理论给出了合理的解释。铁氧体的感生各向异性则可用单离子理论(各向异性离子的有序分布)来解释。
交换各向异性当材料中存在着铁磁-反铁磁界面或与亚铁磁的界面时,由于界面原子间交换耦合,使铁磁体附加一单“向”的各向异性。具有这种各向异性的材料有不对称的磁滞回线,两侧的矫顽力Hcm不相等。在具有Co-CoO界面的微粒及FeMnPBAl非晶态中均发现这种各向异性。
- 参考书目
- S.Chikazumi, Physics of Mαgnetism,John Wiley & Sons,New York,1964.M.I.Darby and E.D.Isaac, IEEE Transaction on magnetics, Vol,Mag-10,p.259,1974.