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第三章自发磁化理论，第一节铁磁材料的基本特性，第二节朗吉万顺磁理论，第三节韦斯分子章理论，第五节铁磁性基本理论，第六节直接交换作用，返回，练习3，第十节RKKY理论，第九节铁磁性的能带理论模型，第八节低温自旋波理论第一节铁磁物质的基本特性，1，磁铁达到根据磁畴分布的自发磁化2，10 106的数量，加上小的外场可以被饱和磁化(因为自发磁化存在)。 3，m-h表示具有Mr的歇斯底里。4、存在磁转换温度Tc居里温度5，显示了磁化过程中的磁晶体各向异性和磁畸变现象。第二节长池万顺磁性理论，顺磁性发生和下一个物质：奇数电子原子，分子。此时，系统自旋总是非零的。未填充电子外壳的自由原子或离子。包含偶数个电子(包括O2和有机双组分)的每个过渡元素、稀土元素和锕的化合物。周期表中的第VIII第三组本身及其之前元素的所有金属。现在，我们只考虑2)中说的物质。第一，朗文e顺磁性理论的基本概念：设定顺磁性物质的原子或分子的固有磁矩。顺磁性物质的原子间相互作用(类似于稀薄气体状态)在没有外场的情况下，每个原子磁矩在平衡状态下产生混乱，总磁矩为零，应用外部磁场时，每个原子磁矩倾向于h方向。在h中，每个磁矩的磁位能量：如果单位体积中有n个原子，则在h作用下，h的角度分布遵循波兹曼统计分布。系统的状态分布函数：两种情况下：1，高温时：2，低温时：说明低温下，如果h足够强，原子磁矩就会在h方向对齐。langvin e顺磁性理论中描述的磁化定律：M/M0，2，langvin e函数的修正布里渊函数在空间方向上的原子磁矩基于量子化或离散量子力学原理。如上讨论所示：对于高温(或弱场):结果与经典理论相同。对于低温(或高h):即原子磁矩方向任意的情况下，第3部分Weiss分子场理论，第1部分，“分子场”理论的两个假设：a，分子场假设：b，域假设：2，功能和状态b，自发磁化的定性解释将前面讨论的langvin e顺磁性理论扩展为铁磁材料，推导自发磁化与温度的关系，居里-外斯定律。第一，在分子场理论自发磁化TTc的唯一比喻中，当铁磁转变为顺磁性时，热骚动会破坏分子场对原子磁矩有序方向的影响。第二，自发磁化Ms与温度的关系Weiss假设，分子场Hmf与自发磁化Ms成正比。表达式中的langvin e净磁学理论：联立解方程1，2是Weiss分子场系数，它可以获得特定H和t下的m，如果H=0，则可以获得Ms并计算Tc。1，图形求解，讨论：T=Tc时，直线与曲线原点相切，即Ms=0。在TTc中，没有交叉，即没有自发磁化，铁磁转变为顺磁性，Tc称为居里温度(铁磁居里温度)，2，Tc的物理意义，此时两条直线彼此相切，斜率相等。也就是说，Tc是铁磁性材料的原子性质的参数，表明热扰动能量完全破坏自发磁化，原子磁矩从秩序变为混乱。第三，居里-外斯定律的推导，说明：Weiss分子场理论的结论如下：Tp=Tc的实际情况是，TpTc后铁磁物质也是短程有序的。M0和Ms的区别：a，饱和磁化M0:原子磁矩接近M0，如果进一步增加h，磁化强度也不会进一步增加。b，自发磁化Ms:将饱和磁化强度推到H=0时的磁化值。第四节反铁磁的边界分子场理论，反铁磁是弱磁性。这种物质大部分是离子化合物。典型金属：Cr，Mn典型离子化合物：MnO，FeO，CoO，nio 1，反铁磁主要特征：1，如果有相变温度TN(Neel温度)TTN，则类似于顺磁性；(居里-外力定律)，二次晶格和固定区域分子场Neel假设：反铁磁体中的磁离子可以分为两个完全相同且相互穿透的二次晶格A和B(A位，B位)。a的离子只有b的离子是最近的邻居，次邻居是a (b的情况或b的情况)。考虑到最近邻之间的半平行耦合，对Weiss分子场理论建模，作用于a，b的分子场分别为：如果a，b离子是同一种类，并且是相同的量：因此，在h的作用下作用于a，b的有效场分别使用：langvin e顺磁性理论求出热平衡时a，b的m:来求出反铁磁的特性。1，在Neel温度(Tc)高温下，当h=0时，MA，MB可用的布里渊函数的高温近似：t=TN时，每个光栅开始自发磁化；当h=0时，顶部存在非零解决方案。2，TTN时，反铁磁材料的特性TTN，反铁磁自发磁化消失，转换为净磁性，随着h的作用，沿方向感的特定m，磁矩发生，由于磁矩之间的相互作用，固定域分子场存在。3，TTP)T高于阈值时，铁磁性转换为顺磁性。此时，利用a1，b1，Bs()的高温展开讨论：1，2，顺磁性居里温度(或铁磁居里温度)TP中，1/m=0表示，如果高温降至TP，就会发生自发磁化。3，磁性材料净磁化率一般：对于铁磁材料(=0，=1或=1，=0)，反铁磁材料：(2)，铁磁状态(TdMBB/dT)结论：大多数尖晶石和磁铅石铁氧体MS(T)曲线为p，q型。大多数稀土元素石榴石铁氧体的MS(T)曲线为n形，所有石榴石铁氧体的TC基本相同。原因：占24c位的R3离子在0K处具有较高的二次晶格磁化强度，此时24c位的磁化强度与Fe3的净磁化强度相反。24c位和16a、24d位的组合相对较弱，因此温度升高时，24c位的磁化速度会迅速降低，因此在特定温度下，整体自发磁化强度与0完全相同，产生抵消点温度。温度升高后，Fe3的磁矩开始发挥主导作用，自发磁化再次出现。因为Fe3 -Fe3的强烈结合左右石榴石型铁氧体的居里温度Tc基本相同。3 .铁氧体的(dMS/dT)T=Tc具有不同于铁磁材料的极限值。4.铁氧体的比eff随温度变化，有异常现象。return 1，return 3，return 2，return 5，return 4，return 6，6节直接交换作用，1928年，fronkel建议：自发磁化源于电子之间的特殊交互作用；海森堡证明了分子场是量子力学交流的结果。因此，得出了铁磁的自发磁化来自电子间的静电交换相互作用的结论。一、交换作用模型(a)、交换作用原理(H2中用两个电子的相互作用说明交换原理)1、轨道波函数R、H22H(隔离)、波函数分别形成：R无限时间，两个h相互接近形成H2这时电子都是一样的，不能属于那个原子。当忽略电子的自旋和轨道之间、自旋和自旋之间的磁相互作用时，系统的哈密顿量为：电子动能，原子核和电子静电作用力能，原子核之间的作用力能，通过扰动计算，其能量：a是交换积分：电子-电子，核-。2，自旋波函数分别表示两个电子的自旋为Sa，Sb，方向为4种方法，即SaSb，满足对称要求的自旋波函数表示半对称：两个电子的半平行自旋。，3，总波函数包含轨道波函数和自旋波函数，因为电子是费米子，所以总波函数包含对称形式，对称：能量对应ES(单重态):能量对应EA(三重退化):讨论：H2的A0，ESEA电子自旋平行方向结论：静电交换影响自旋阵列：A0，平行取向(铁磁阵列)，能量低；A0、半平行方向(反铁磁阵列)、低能量。(b)，自旋与能量的连接，对于基态，需要Eex0，rij:需要电子I和j之间的距离；Ri (rj): I (j)电子与自身核之间的距离。a=f(rij，ri，rj)，a与波函数特性相关。a (a/r0)关系曲线：原子间距大(=a/r0)，如果电子云不重叠或重叠，则交换弱或无。原子间距太小，A0，自旋反过来可能平行。30，还有更大的。、铁磁、反(啊)铁磁、u=a/r0、A:晶格常数r0:未充电壳体半径、平板曲线、顺磁性A=0由于模型和计算的简化，电子是局部的，交换是直接的，每个原子的电子不能从一个原子移动到另一个原子。这不适合过渡金属、稀土元素和铁氧体(原因是3d电子巡航，并在每个原子的d轨道上依次移动)。2.他假定状态分布集中在能量的中心，显然不符合实际。在第7节初交换、nio、FeF2、Fe3O4等反铁磁和第1铁磁晶体中，磁离子之间的交换由中间分离的非磁性离子作为媒介。秒交换作用1，超交换作用原理(以MnO为例)Mn2 :3s23d5，l=0，s=5/2，=2s b=5 bo2-:1 s 22s 22p 61.在基态，磁离子Mn2不能通过这里的状态：O2-这里的状态之一跳到邻居Mn2+。最简单的是沿Mn2方向具有扩展波函数的2p电子，与O2- O1-(l=1，S=1/2，0)，因此可以与O1-相邻Mn2的3d电子直接交换。基态，o-和Mn2的直接交换积分A0)，自旋反转可以使交换能量更大，磁偶极矩相互作用更小。因此，为了计算方便，忽略了磁偶极矩相互作用。当H=0时，例如，(1)，一维原子线链考虑由n个原子组成的一维线链，每个原子都有未抵消的自旋，将相邻原子间距设置为a: t=0k，系统处于基态，每个电子自旋都向上。基态函数：可以通过Shu构造晕方程：解：基态能量：T0K，部分自旋反转(此状态)设置l自旋反转，Shu给出的冲击方程就能得到能量： k=2a 1-cos kaaa2k 2 (ka1)(自旋反转产生的能量增加。k可以获得自旋波波矢量，(2)，三维铁磁晶体，就像在低温(T0)中将矢量直径设置为l的电子自旋反转一样，自旋波的能量。z:晶体分布数:从晶格l到最近相邻晶格的位置矢