軟射線吸收譜在磁性材料中

引磁性是物質(zhì)的一微觀粒 宏觀物水

宇宙人基于物質(zhì)磁性的工農(nóng)業(yè)生 日常生 現(xiàn)代科學(xué)技引春秋管 磁戰(zhàn)國時(shí)代呂氏春 磁石招公元前4世 公元前3世 指南針（司南公元前6世紀(jì)希臘 臺(tái)利引第一部1600

英國W.吉耳伯19世 磁學(xué)始成為一門學(xué)引19世紀(jì) 磁性體本身內(nèi)在規(guī)律的研發(fā)現(xiàn)鐵磁性存在的臨界溫度（居里溫度抗、順磁郎之萬理鐵磁子場海森堡交換相互克拉默斯提出了超交RKKY交換作用（克拉默斯、安德森、魯特曼、糟谷和芳田引磁性材料硅坡莫合Fe-Ni永磁合尖晶石型軟磁鐵磁鉛石型永磁鐵用于計(jì)算機(jī)矩磁鐵用于微波技術(shù)的石榴SmCo5永磁合Sm2Co17永磁合Nd2Fe14B永磁化合磁基礎(chǔ)知在與外磁場相反的方向誘導(dǎo)出磁化強(qiáng)度的現(xiàn)象稱為抗磁性。它出在沒有原子磁矩的材料中，其抗磁磁化率是負(fù)的，而且很小，10-5°o°o作用引起電子軌道磁順磁性物質(zhì)的原子或源于未滿的電子殼層(例如過渡族元素的3d殼層)。在順磁性物質(zhì)，磁性原子或離子分，因而在沒有外磁場時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)的作用，原子磁矩是無。順磁物質(zhì)的磁化率隨溫度的變化有兩種類型第一類遵從居里定 C稱為居里第二類遵從居里外斯

C/(T- p稱為順磁居里溫 如鐵磁性物質(zhì)在居里

T(K T(K3、鐵原，顯現(xiàn)鐵磁性Hm109Am-10-510-2point)顯示出一個(gè)的極大值。5、亜鐵和和 場下，磁化率的溫度依賴性曲線上出現(xiàn)一個(gè)的最大值。而且在磁場冷卻情況下，磁化率的極大值不再出現(xiàn)。在凍結(jié)溫度Tf以 雜性子濃大自玻的濃典的征材時(shí)磁強(qiáng)在溫劇下；強(qiáng)在溫的降 其因由。 D S SC 7、超順磁 (約105個(gè)原子),具有大得多的磁矩。這樣的超順磁粒子本身具有為Kv,v是粒子的體積。在一定溫度T時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)能為KT/2。因此以計(jì)算臨,V0Ku=kT/2(Ku各向異性常數(shù)

1/V

r V 1.7x109mu u

0磁有序的各種相互作三、超交換相互直接交換作用非常弱。然而，Mn離子之間通過O2-而有一個(gè)超交換作用。其機(jī)理是：O2-離子的電子結(jié)構(gòu)為(1s)2(2s)2(2p)6,其中p-軌道向近鄰的Mn離子M1和M2伸展，一個(gè)p-可以轉(zhuǎn)移到M1的Mn離子的3d軌道，由于Mn2+離子已經(jīng)有五個(gè)半滿電子，按照洪德法則，氧的p-電子自旋只能與Mn2+的五個(gè)電子自旋反平行。同時(shí)p–軌道上剩余的一個(gè)電子自旋必然是與轉(zhuǎn)移出去的電子自旋反交換減弱，當(dāng)90數(shù)小于5時(shí)，處于d激發(fā)態(tài)的p電子自旋將平行于M1的3d電子自旋。反之，行的，剩下一個(gè)p電子將與M2上的d電子產(chǎn)生負(fù)的交換作用。結(jié)論：陽離四、RKKY R12為離子間距離

)為交

2J(R12)S1S五、雙交換相互O++。+++3+3+++離,+++()4+++++

磁基礎(chǔ)知3d過渡族的能級(jí)磁基礎(chǔ)知其金屬晶體磁性Sc、Ti、V：順磁_(tái)外磁場=0時(shí),無凈磁矩;外磁場≠0,凈為什么磁基礎(chǔ)知3d過渡族金屬原子的

磁基礎(chǔ)知3d過渡族金屬晶體的緊束縛近 磁基礎(chǔ)知基礎(chǔ)》磁基礎(chǔ)知3d能帶的結(jié)構(gòu)十分fccFe的能態(tài)4s和3d的能帶 磁基礎(chǔ)知Stoner—4s和3d電子處在部分填滿的—電子的交換相互作用解除了自旋—忽略庫侖力的長程磁基礎(chǔ)知電子的交換相互作用相當(dāng)于在晶體中有一“磁場”磁基礎(chǔ)知能量差EEEN(Ef)[1UN(Ef其中EU(nngBFe能量差在Ni能量差在磁基礎(chǔ)知0000000磁基礎(chǔ)知強(qiáng)鐵磁性和弱鐵磁基礎(chǔ)知Fe、Co、NiFe：弱鐵磁性，Co、磁基礎(chǔ)知磁的。Stearns提出了dl-di交換極化模型。磁基礎(chǔ)知1）3d過渡金屬的3d電子可分為2，對(duì)磁性無貢磁基礎(chǔ)知3d過渡族金Sc、Ti、V：只有di，沒有局域電X射線吸Surf.Sci.Rep.X射線吸吸收的3個(gè)部——低能————X射線吸X射線吸k (

)22m(hE kc2/X射線吸X射線吸X射線吸 42h2 1

2 hc

(E) |ep|

EfX射線吸偶極躍遷的選擇即s電子可以躍遷到p殼層—Kp電子可以躍遷到s或d殼層—LX射線吸終態(tài)的態(tài)密度X射線吸 X射線吸多電子組態(tài)出，單電子模型不適用。必須考慮不子X射線吸MMX射線吸硬X波段吸收的測量：直軟X波段的特點(diǎn)：有強(qiáng)吸收或散不能用直接法！<200間接法：熒光電子X射線吸激發(fā)態(tài)的弛豫X射線吸L邊的熒光經(jīng)驗(yàn)

1/ 1

abZcZFe：~0.3%X射線吸X射線吸——樣品電流Auger電子產(chǎn)X射線吸nnX射線吸10nm左右；易受外磁場作AdvantagesofElementSpinandorbitalMagnetic

XMCD

NiLedgeXASspectrumandeffectofPt-NimultilayerXMCD如下定義XMCD＝(＋－X射線磁性圓二色吸收s、p和d能級(jí)的基態(tài)|j,mj>是孤立原子態(tài)的線X射線磁性圓二色吸收

1Y2Y

1Y2Yj

YY

33 Y 33 Y1Y2Yj

YY

X射線磁性圓二色吸收51 51

YY YY5 5m

2Y

3Y mj=-

55YY 55YYmj=-

55Y55Y

YYX射線磁性圓二色吸收YYj=5/2,

55YY 55YY

55Y55Y 551Y

YYY Y552Yj

YY

X射線磁性圓二色吸收 由p能級(jí)到d能級(jí)的X射線磁性圓二色吸收(2)p1/2(4)s1/ 1/ 3/ 1/ 3/

spin-orbit(2)p3/(2)

(3)d3/

3/

5/X射線磁性圓二色吸收1

右偏10e102e i20 0

2 X射線磁性圓二色吸收（線偏X射線磁性圓二色吸收5 5

Y

xiy

1Y

2Y

|x

| 2Y

|2R353 353X射線磁性圓二色吸收Yl1,ml

|x |r|x |r

(l(lml2)(lml2)2(2l3)(2l1)(lml2)(lml2)2(2l3)(2l1)l1,ml X射線磁性圓二色吸收NVSmith,CTChen,etal.,Phys.Rev.,B46(1992),-----————————————X射線磁性圓二色吸收-3/2-1/21/2--- P-—6/255 ——— -— 8/255——— — ———— — ———— P- ——— -6/255 ——— 8/255———— 6/255——— X射線磁性圓二色吸收考慮了d能級(jí)是帶結(jié)構(gòu)，有2p|c>,Ec)→3d|k,n>,(h)~n

dk|k,n|xiy|c|2(Ek,n

X射線磁性圓二色吸收裂能=0.056Ry~0.7eV。ξ對(duì)XMCD的影響很ξ=0，L3和L2相反且相等，積分強(qiáng)度X射線磁性圓二色吸收

2(L3

L2)

L2L

(10n)(0X射線磁性圓二色吸收 3(L 2L)

(10n)

3.5T

L2L

(0 <Tz>是磁偶極算符T

si3ririsiri]X射線磁性圓二色吸收 X射線磁性圓二色吸收GSchutz, KAttenkofer,etJAppl.Phys.,76(10)：6453-X射線磁性E.Pellegrinet溫度：JofElectronSpectro.Related86(1997)X射線磁性圓當(dāng)Fe膜很薄時(shí)，其結(jié)構(gòu)是fccNi的X射線磁性圓二色吸收Fe5nm/Cu5nm/Co5nmCTChen,YUIdzerda,HJLin,etal.,Phys.Rev.,B48(1993),642X射線磁Ga1-DJKeavney,etal.,PRL,91(2003),p187203光束線和實(shí)驗(yàn) 秒光束線和實(shí)驗(yàn)光束線和實(shí)驗(yàn)光束線和實(shí)驗(yàn)sinsinn0 cos2cos2nb

j sincos2sincos22nb j 3 3 光束線和實(shí)驗(yàn)光束線和實(shí)驗(yàn)光束線的調(diào)試—

Exit 光束線和實(shí)驗(yàn)

1.5x10-

1.0x10

IncidentX-rayPhoton

光束線和實(shí)驗(yàn)通量的測DetectorDetector

10-Entrance/ExitSlit:130/40Entrance/ExitSlit:Entrance/ExitSlit:130/40Entrance/ExitSlit:510/170

光束線和實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)站光束線和實(shí)驗(yàn)站光束線和實(shí)驗(yàn)

1.8x10-SampleSample1.4x10-1.2x10- 8.0x10-

X-rayphoton軟X射線吸在100-1000eV中真正起作用的是600-（3d族的L邊可