《物理杂谈》PPT课件

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1、朱弘物理楼703室zhuh@ustc.edu.cn3600797,15955185881什么是磁性？物质在非均匀磁场中受到作用。磁性是物质的基本属性之一。磁性的应用，特别在近一百多年中，已经深入到人类生活、生产等各个方面。在科学研究中，磁性不仅作为内容，也作为手段。自旋电子学是二十一世纪初最为科技界关注和最有前途的研究方向之一。磁性物理课主要介绍凝聚态物质各种磁性的形成机理及宏观表现，磁有序的各种理论，外磁场作用下磁性物质内部的相互作用过程以及磁性应用的相关问题。该课程为本科生应用物理专业固体物理课之后的选修专业课，授课52学时，计3个学分。《磁性物理学》课程简介几

2、乎遍及人类生产、生活的各个领域。磁性的应用扬声器；小型电机；磁带；磁头；磁密封圈；天线；偏转磁芯等。见章综书P154磁性在家用电器中的应用现代汽车需要使用几十个小型永磁电动机和其它磁控机械元件。Thenumberofmagnetsinthefamilycarhasincreasedfromoneinthe1950'stooverthirtytoday.http://www.tcd.ie/Physics/Magnetism/Guide/modmags.php宇航员头盔的密封是纳米磁性材料的最早重要应用之一----磁性液体磁冰箱原型机磁冰箱很可能在某一天取代您厨房中的

3、传统电冰箱June23,2004没有磁的应用，现代文明是不可想像的。了解物质磁性，已经成为我们从事现代生产，熟悉现代生活的必要准备，更是我们可以选择的研究方向。ModernMagneticMaterials:PrinciplesandApplicationsO’Handley2000年在他的书中写道：美国来自硅谷的磁性元件产值，已经大于在那里制造的半导体元件产值，这是磁性元件在信息工业中地位迅速提高的最好说明。Globalmarketformagneticmaterialsthetotalin1999wasabout30b$.全球市场：300亿美元20世纪80－90

4、年代是磁性材料发展史上辉煌的一页：(3d-4f)稀土磁性材料；非晶，纳米晶磁性材料；磁电子材料等横空出世，开创了磁性材料新纪元。1984年NdFeB稀土永磁材料的发现Sagawa(佐川)1984年德国的H.Gleiter教授等合成了纳米晶体Pd,Fe等。1988年由非晶态FeSiB退火通过掺杂Cu和Nb控制晶粒成为新型的纳米晶软磁材料1986年Grunberg发现Fe/Cr/Fe三明治结构中Cr适当厚度产生反铁磁耦合。1988年Baibich、Fert等发现(Fe/Cr)多层膜的巨磁电阻效应。1994年Jin等在LaCaMnO3中发现了庞磁电阻（CMR）效应。199

5、5年T.Miyazaki发现隧道磁电阻（TMR）效应1993年理论表明纳米级的软磁和硬磁颗粒复合将综合软磁Ms高，硬磁Hc高的优点获得磁能级比现有最好NdFeB高一倍的新型纳米硬磁材料。20世纪80～90年代磁学的重大发展纳米软磁以最小的损耗实现高磁通量的转换，大大节约了能源。NdFeB永磁材料比传统的AlNiCo永磁材料存储能量提高20倍以上，使用该材料制成的器件重量只有用传统材料同样功率器件的二十分之一。磁记录密度的提高，磁头灵敏度的提高，大大减小了磁硬盘的体积，直接推动了计算机体积的减小，计算速度的提高以及容量的加大。磁性材料的进步对社会生产的巨大推动第一，二

6、代稀土永磁(1967—1975)第三代稀土永磁(1984)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？IBM91年研发，94年推出AMR读出头。在1998年推出采用自旋阀结构的GMR读出头，轻易突破10Gbits/in2。日立宣布将采用CPP-GMR技术在2010年实现1Tbits/in2。硬盘读出头的发展电子时代的瓶颈尺度限制：原子极限？量子涨落：测不准原理。解决途径：利用电子的自旋属性自旋电子学，其目标是利用电子的自旋属性，而不仅是电荷属性，带来电子技术领域的革命。先决条件自旋极化：自旋相关

7、散射：自旋驰豫：达到微米级。作为对比，动量驰豫是纳米级。CoNi80Fe20Fe↑(nm)5.54.61.5↓(nm)0.60.62.1自旋电子学时代（1975－2005）年“Magneticmaterials”SCI论文百分数据WebofScience检索（1975－2005）年间，共发表”Magneticmaterials”论文3874篇，分布如图，“Magnetism”论文12813篇。370篇各种磁效应示意图（李书p6)磁性关联的众多边缘学科§1磁学基础知识（6学时）§2抗磁性和顺磁性（6～8学时）§3自发磁化理论（12～16学时）§4磁疇结构（6～