A磁性物理基础-晶场中的原子磁矩07

1、a，磁物理学基础，一，二，晶体场的原子磁矩3，物质的各种磁4，磁秩序的基本相互作用5，磁各向异性和磁变形6，磁域和技术磁化过程， 皇帝司马迁史记在论衡中描述了皇帝作战用指南针汉代王充“斯南勺”，1086年宋代沈括梦溪笔谈指南针的制造方法等1119年宋代周朝或萍洲可谈指南针用于航海的记录磁石的最初着作De Magnete W.Gibert 18世纪奥斯特电流中产生了磁场法1931年，Bitter用量子力学解释了分子场的起源(铁磁性物质的磁化计算)，他在1933年用显微镜直接观察了在迦托(Beit粉末法)和无定形中含有Co的永磁铁氧体(坚硬的磁铁氧体，磁化后能向外部提供磁场)。 第一，西文-磁学是

2、古老而年轻的领域、磁性和磁性材料的历史，1935年荷兰斯诺克(Snoek)发明的软磁铁氧体1935年，Landau和Lifshitz考虑了退磁场(磁化时产生的反向附着场)，磁球结构1946年bioemitz 长距离无序)1965年，Mader和Nowick制造了CoP铁磁非晶合金，1970年SmCo5()稀土永磁材料的发现，1982年扫描隧道显微镜(通过隧道电流获取信息的STM)，Brining和Rohrer，(1986年，AFM) M.N.Baibich 2007诺贝尔奖阿尔贝费尔.费特和彼得格林伯格P.Grnberg 1994 CMR庞磁电阻(电阻变化很大的超巨磁电阻效应)的发现，Jin等

3、LaCaMnO3 1995年隧道磁电阻TMR的发现(外部磁场改变隧道电阻) 圆盘17.817.4厘米，勺子长度11.5，口径4.2厘米。斯南由青铜场地和磁性勺子组成。场地内的偏远地区；中心圆形下凹；10日，12个点，4个球，24个方位的圆外圆盘相位铸造。磁勺将自然磁铁磨碎，放在大地中心圆圈内，勺头为n，勺尾为s，停止时因地磁作用，勺尾朝南。该模型参考了王振双老师根据论衡等出土的大国家土地研究克隆。sanan，硬盘，永磁电机，磁记录介质，磁头，1TB(1000GB)存储的文件可以打印1亿个命令(500章1命令)，消耗5万多棵树；可以存储16天播放的DVD质量的音频和视频文件。可以存储一百万张图片

4、。连续两年可广播的音乐。计算机硬盘，汽车的永磁应用，启动电动机，速度传感器，风扇电动机，泵电动机，窗口升降机，CD电动机，安全带电动机，泵电动机，雨刷电动机，位置调整电动机，太阳能塔电动机，前洗泵，电源操作电动机，电源操作电动机自学的基础研究和应用的需要相互促进，在国防和国民经济中发挥着重要作用。磁学与其他领域相交，例如信息、电力、交通、生物学、药物、天文、地质、能源、选矿等。微马达(MEMS)的开发必然使用多种类型的磁性材料，是小型复合材料。，第二，晶体场的原子磁矩，1，原子磁矩2，晶体场的原子磁矩3，轨道角动量冻结4，高自旋状态和低自旋状态5，Jahn-Teller效应6，局部磁和游行磁，

5、1.1原子的电子结构，原子的经典玻尔模型：n.l.m.s(多电子系统)n:电子轨道大小由主量子数n确定n=1，2，3，4，的轨迹组为k、l、m、n、。也称为的电子壳，l :轨道的形状由角动量l确定，l=0，1，2，3，n-1也称为s，P、d、f、g、当电子m:将磁场应用于一个原子时，平行于磁场的角动量也将被量化。l磁场方向的分量由子量子数m确定，m=l，l-1，l-2，0，-(l-1)，-l，s :电子自旋量子数由s确定，1，原子的磁矩，n，l，m表征，如果电子轨道上有两个电子，它们的自旋相反，但静电的库仑排斥势仍然会增加系统能量。因此，一个轨道趋势只由一个电子占据。(在能量最低的原理中)，P

6、aulie不相容原理：以相同的量子数n，l，m，s表征的量子状态只能由一个电子占据。库仑相互作用：原子的电子结构-占壳的定律，红德定律：(1)微粒层的电子自旋si阵列：电子由于库仑排斥而倾向于寻找其他轨道，原子内自旋-自旋之间的相互作用平行排列自旋，总自旋s取最大值。(Paulie不相容原理)(2)每个电子的轨道矢量Li阵列：电子倾向于在同一方向绕核旋转，从而使整个轨道角动量l具有最大值。(3)由于L和S的结合，电子的数n小于半高得真J=L-S，电子的数n大于半高得真J=L S。全部全部(S2，P6，D10，f14)一半全部(S1，P3，D5，F7)全部空白(s0，P0，d0，F0) (hon

7、gde规则的一般描述为(1)图3s轨道是椭圆形的，有些轨道接近原子核，s电子的原子波函数在原子核附近很大。s电子和原子核的库仑相互作用(互吸，低能量)，使电子先占据4s轨道，3d轨道。5S电子比4f电子先进入轨道。如果计算机绘制了4S电子的z轴原子波函数空间分布图，以原点为4s电磁波函数不等于0，那么为什么电子先占4s，然后占3d呢？a .原子核外电子壳：电子自旋磁矩，1.2原子的多个磁矩，=1.165x10-29(Wbm)，B，B .原子核磁矩，c .中子磁矩为-1.913MN的原子核磁矩，(如果电荷分布是球体对称的，如果r2=x2 y2 z2=3z2，则Q=0。如果核周围的原子分布不是立方

8、对称的，则电场随位置变化，在核中产生沿特定晶轴z0方向的电场梯度e/z0。沿Z0轴的电场由e=-/z0给出。这个负的电场梯度是。其中q是以e为单位测量的电场梯度。d .核四极矩，1.3电子的轨道磁矩，原子磁矩来自电子的轨道运动和电子的自旋。据悉，电子轨道运动是量子化的，只有个别轨道存在。也就是说，角动量被量化，给出如下。普朗克常数：波布磁子，电子的轨道磁矩，电子的角动量是电子的轨道磁矩：1.4电子的转动磁矩，与自旋相连的角动量的大小是/2，因此自旋角动量可以写成：s是自旋角动量量子数，自旋磁矩，通常是磁矩m和p之间的关系，给出如下表达式：其中，g因子(g-factor)对于自旋运动为2，对于轨

9、道运动为1。，无论是自旋磁矩还是轨道磁矩，都是玻尔磁MB的整数倍。(v:电子的速度，l:电子的轨道角动量，s:电子自旋，I:核子电流，I:电子电流h:核电流产生的磁场)，结论：电子的l和s总是相反的，如果外壳中电子的数量小于最大数量的一半，则所有电子的l和s都是相反的。轨道磁矩l和s也是半平行的。在电子围绕原子核旋转的同时，观察轨道和自旋的关系。电子围绕原子核运动，原子核围绕电子运动，1.5自旋-轨道耦合，l-s耦合，根据电磁学由核子电流产生的磁场(H)，s 3360电子的自旋磁矩，c:自旋-轨道耦合常数，原子核的势能V(r)3d电子=102(cm-1)；根据4f电子=103(cm-1)，(经

10、典)，(量子效应)，自旋-轨道耦合表示，红德法3360，电子的轨道磁矩和自旋磁矩在填充的电子壳中为零。在未填充的电子壳中，电子的轨道和自旋磁矩是如何形成一个原子的磁矩的。总自旋角动量：s=si总轨道角动量：l=Li合成矢量由自旋-轨道耦合作用控制。w=LS形成总角动量：J=L S (J=L-S，小于一半，J=L S，大于一半)，1.6电子壳体的原子磁矩，总角动量的矢量合成，轨道角动量和轨道磁矩：ML=，样式中：gj=| l 2s | cosboc=j scos ABO，简单三角剖分，L2=j2s 2-2 js cos 616abo，删除cos ABO，g的表达式，量子力学中的S。0，。-j 2

11、、-j 1、-j 1、-j的空间量化影响磁化强度的统计平均值计算，通过磁化的热平均值推导的原子磁矩用电子结构的一般光谱项表示。l=0、1、2、3、4、5、6，。和s、p、d、f、g、h、I，如果rand S=0，J=L，则g=1(电子轨道磁矩)；如果L=0，J=S，则g=2(电子自旋磁矩)。和以前的结果一样。例如，Fe2 S=2、L=2、J=4为5D4Pr3: s=1、l=5、j=4 3h4，称为有效磁矩。2s 1LJ，电子填充超过一半时，轨道角度工作量L由自旋向下的两个轨道确定，L=3 2=5，自旋角动量S由其他五个不成对的自旋向上电子确定，因此S=5/2。因此，J=L S=15/2。如果一

12、个电子的l和s总是相反的方向，并且外壳中电子的数量小于最大数量的一半，那么所有电子的l和s都是相反的。轨道磁矩l和s也是半平行的。如果电子未填满一半，则轨道角动量L和自旋角动量S由5个自旋向上电子确定，如左图所示，L=5，S=5/2，因此J=L-S=5/2。示例：l-s-s，l-s-s一个电子的l和s总是方向相反，3d4的j是0，但是3d电子轨道的角动量被冻结，因此有4MB磁矩，1cm-1=1.24x10-4 ev在晶体场的原子磁矩、晶体场的电子受到许多相互作用的影响下，总哈密顿量Hw:原子内的库仑相互作用(例如，以n，l，m为特征的电子轨道只能保留自旋相反的两个电子，一个轨道上这两个电子的库

13、仑相互作用能量(互斥，能量增加)。H:自旋轨道相互作用能量。Hv:晶体场原子电子相互作用。Hs:和周围原子之间的磁相互作用(交换相互作用和磁偶极相互作用)。Hh:外部磁场对电子的影响(Zeeman能量)。、l-s耦合、库仑作用、晶体场作用、H=Hw H Hv Hs Hh、交换作用、过渡族金属、核外3d和4f电子的相互作用能量W-库仑相互作用V-自旋-轨道相互作用能量(1cm-1=1.44k)由于r比Rn小得多，公式V(r)可以表示作为勒相德函数，晶体内磁离子的电子受到周围正负离子的场作用。离子的位置表达为rn (rn， n， n)。原点的磁原子周围电子的位置坐标为r(r，)。电子是周围离子的静电场能量(库仑相互作用)V(r)，如下所示：八面体b位、四面体a位、铁氧体、(尖晶石类型)、Ze是离子的电荷。r比Rn小得多，因此公式V(r)可以用勒尚德函数表示。2.2八面体晶体场，位置1的原子电荷(