都有為院士磁性材料的進(jìn)展 (minimizer)課件

磁性材料的最新進(jìn)展磁性材料的分類1。按物理性質(zhì)分類a）.靜磁特性：永磁；軟磁；矩磁；磁記錄（介質(zhì)、磁頭）b）.交叉耦合效應(yīng)：磁光；磁熱；磁致收縮；旋磁；吸波；反常霍爾效應(yīng)；鐵電/鐵磁；GMIc）.與自旋相關(guān)的輸運(yùn)性質(zhì)：自旋電子學(xué)材料2。按化學(xué)組成分類金屬（合金）；無(wú)機(jī)（氧化物）；有機(jī)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(jié)構(gòu)分類：鐵磁；亞鐵磁；反鐵磁；超順磁5。按應(yīng)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(qiáng)度Ms，Tc:組成，磁結(jié)構(gòu)2。剩磁Br：取向，密度

Br=opMsf

.p-孔隙率；f－取向度f(wàn)=1/2–各向同性f＝1－各向異性，理想取向。3。矯頑力Hc：晶體結(jié)構(gòu)，K，顯微結(jié)構(gòu)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(yīng)用中要求微米級(jí)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?！具^(guò)渡金屬－類金屬(B,C,Si,P)】合金,如:FeSiB2。【稀土－過(guò)渡族】合金,如：NdFeB3。【過(guò)渡族－過(guò)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(hào)FINEMETNANOPERMHITPERM組成Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1(FeSiCuNbB)Fe90Zr7B3(Fe-M-Cu-B)(Fe,Co)88M7B4Cu1M=

Zr,Nb,Hf,Ta

μe(f=1kHz)

據(jù)隨機(jī)各向異性模型：交換相關(guān)長(zhǎng)度Lex=(A/<K>),<K>~K1/N1/2(N-交換作用范圍內(nèi)的晶粒數(shù))。塊體非晶軟磁材料非晶材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，如Fe80B20非晶的斷裂強(qiáng)度達(dá)3629MPa,而納米微晶材料通常呈現(xiàn)脆性，給應(yīng)用帶來(lái)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(diǎn)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(xiàn)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(xué)穩(wěn)定性很好，比飽和磁化強(qiáng)度可達(dá)200Am2/kg,頻率曲線十分平坦。Thepermeabilityspectraof（Fe/SiO2/C）sampleatroomtemperature。磁冰箱原型機(jī)

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(gè)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(dá)到400Gbit/in2

，遠(yuǎn)期目標(biāo)為1TB/in2.現(xiàn)研究采用熱輔助磁記錄（TAR)方式，用高矯頑力磁記錄材料，來(lái)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(dá)到10Tbit/in2。10GB微型硬盤,日立2005量子磁盤示意圖SUL-Softmagneticunderlayer有機(jī)磁性材料有機(jī)磁性材料大致上分三類：1。純有機(jī)磁性材料

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

通常絡(luò)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(wú)機(jī)磁性材料/有機(jī)）第三類已實(shí)用化，我們更感興趣第一、二類有機(jī)磁性材料碳結(jié)構(gòu)有機(jī)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(xiàn)鐵磁性,Tc=16K.

表明沒(méi)有金屬離子的有機(jī)物,只要有未成對(duì)–電子同樣可呈現(xiàn)磁有序.石墨呈現(xiàn)逆磁性,對(duì)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(wú)序度,由純的sp2鍵轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的sp2–sp3混合鍵,逆磁性下降,甚至轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?被認(rèn)為是斷裂的懸掛鍵導(dǎo)致未成對(duì)的電子所產(chǎn)生的磁矩.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磁性與氫含量關(guān)系密切,在大的氫/碳比例時(shí),呈現(xiàn)鐵磁性,s=2emu/g(RT).C60H24(hydrofullerite)Tc>300K,如用2.25MeV能量的質(zhì)子轟擊HOPG石墨,發(fā)現(xiàn)鐵磁性,MFM(磁力顯微鏡)進(jìn)一步證實(shí)了這點(diǎn).在轟擊點(diǎn)表面的磁化強(qiáng)度估算為~106A/m(400emu/g).根據(jù)理論上的計(jì)算,碳結(jié)構(gòu)有機(jī)化合物的飽和磁化強(qiáng)度可達(dá)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(jīng)質(zhì)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(chǎng)下的M-T曲線希望在新世紀(jì)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(chǎng)大磁熵變的磁制冷材料5。高自旋極化率的自旋電子學(xué)材料6。有機(jī)磁性材料有關(guān)的基礎(chǔ)研究：高飽和磁化強(qiáng)度材料的探索磁化動(dòng)力學(xué)的研究自旋極化輸運(yùn)性質(zhì)的研究低維磁性材料中的量子效應(yīng)結(jié)束語(yǔ)

20世紀(jì)80－90年代是磁性材料發(fā)展史上輝煌的一頁(yè)：(3d