磁性相互作用

1、从分子场理论、海森伯交换作用模型到布洛赫自旋波理论，每个磁性原子都有固定大小的磁矩，相邻原子的电子之间的静电交换作用使磁矩保持在一定方向，实现磁秩序状态称为局域电子模型，强调强调有助于磁性的电子(例如3d和4f电子)的认识。基于这种观点建立的铁磁理论取得了相当大的成功。是揭示分子场的本质。介绍了铁磁性体的磁化温度关系和居里外力的规律。介绍了布洛赫定律和方差关系。尤其是更成功地理解铁磁性金属盐类和氧化物，测量的磁性原子磁矩大小是波尔磁性的整数倍。后来，局部反转录模型成功地查明了亚铁磁性和反铁磁性的原因。但是，对于铁磁金属和合金，由于传导电子的存在，局部电子模型不完全合适，因此理论上还有很多与实验

2、不一致的结论。我们要用新的观点来处理。对问题的物理图像能量带理论铁磁自发磁化的说明斯托娜判定巡航电子模型的发展金属铁磁理论的发展现状，请参阅：图书第5章p320，江西3.11，3.12节，3.4金属铁磁能量带模型和巡航电子理论，根据实验结果饱和磁化强度测量给出的Fe，Co，Ni原子磁距局部电子模型在某些情况下，某些金属的磁化率不符合居里夫人的定律。3.过渡族金属的结合能和电子的比热比正常金属大510倍，这表明3d电子参与了传导。第一，饱和磁化测量给出的平均有效玻色子数往往不是整数。原因是多方面的。对于过渡族金属，由于结晶电场效应，轨道磁矩冻结，但主要由自旋磁矩贡献。但是一是因为自旋-轨道耦合之

3、间的相互作用，仍然有轨道磁力的影响。但是现在的问题是，金属状态的Fe，Co，Ni测量提供的磁矩值远小于按照局部反原子模型严格计算的孤立原子的磁矩值，不是整数。不能用局域电子模型解释。参考Kittel书p226，牙齿说明，所有对磁性有贡献的3d电子也参与传导，完全不是局部电子，原子磁矩的概念是不恰当的。应根据能带理论重新讨论转换金属及其合金的铁磁原因问题。3d、4s电子都可以通。3d电子仍然具有局部性，因此为了区别于区域电子模型，从牙齿角度建立的磁铁理论也被称为游行电子模型。参与牙齿模型早期部署的有Bloch(1929)、Wigner(1934)、Stoner(1936)、Mott(1935)和

4、Slater(1936)。、(红色线是诺贝尔物理学奖获奖者)、过渡族金属的3d和4s电子都可以在周期晶格中巡回。它们形成的皮带因布里渊地区的限制而重叠，形成3d和4s的混合皮带。如图所示，2，带模型的物理图像，=1，第一带，=2，3，=4，5，6，第二带，第三带，间隙中自由电子的费米面，以下是过度电镀3d和4s电子能量密度示意图。在图中，数字表示原子的平均电子数和相应的费米面位置。您可以看到3d和4s波段重叠。4s是宽带，3d是窄频带。除了4s电子外，可以自由移动，3d电子也可以具有一定的导电性。黄冈书p422，Cu，Co，Ni，Fe，实际Fe，Co，Ni的条带非常复杂，有很多峰谷，以后的严格

5、计算和实验结果基本一致(0K)。见书p327，Rydberg，每个电子都有玻尔磁B，所以每个原子的磁矩只有玻色磁子的整数的两倍，实验中提出的原子磁矩为什么不是整数呢？(威廉莎士比亚，哈姆雷特)能量带理论解释说，在金属中，传导电子能量水平是量子化的。因为Paulie不兼容原理，每个能量水平只能被两个具有正负自旋的电子占据。在0 N个电子占据最高能量级费米能级EF之前，正负自旋电子的总数相同，磁矩徐璐抵消，外部没有磁性，温度不等于0牙齿时，费米面附近只有极少数电子能在外部磁场中产生反向微弱的顺磁性(波里顺磁性)。斯托纳认为在磁铁金属中，电子之间有积极的交换作用，相当于晶体中沿着正方向的内部磁场。使

6、具有正自旋的状态密度低于负自旋的能量。也就是说，它可以带来分裂。牙齿交换场Hm比通常的外部磁场强得多，因此交换作用产生的波段分割比净资金内外部磁场的分割大得多。这就是自发磁化的原因。在牙齿点，正自旋和负自旋带中的电子数可以表示为：牙齿能量极化引起的自发磁化强度如下：简要说明了原子磁矩的非整数问题。、TTC中的强者引起自旋向上的电子比指向自旋向下的电子多，在3d波段中形成未抵消的自发磁矩，从而可能发生自发磁化。，请参阅书籍p525，6、7、8、9、10、11。请参阅、等原子内的3d电子自旋通过原子内的交换作用形成有序排列，在巡航期间电子自旋的方向保持不变，这与另一个原子内的3d电子自旋徐璐结合，

7、形成有序排列(威廉莎士比亚，温斯顿，原子，原子，原子，原子，原子，原子)由于原子内电子之间的交换作用，3d金属的居里点比较高。3d电子不能像4s电子那样作为自由电子近似处理，也不能像4f电子那样完全作为局部电子处理，所以我们称之为巡回电子。频带分割，自发磁化发生有一定的条件。1936年，Stoner使用波段模型讨论了金属的铁磁，认为3d电子在金属晶格中巡回，假定键的带状起交换作用，发生分裂，并提出了0K强磁性的稳定条件。(根据江西p185表示法)G(EF)是费米表面的电子态密度。牙齿判定可以解释如下。1.足够大的正分子场系数(或更换常数)2。费米面的电子态密度足够大。计算表明，Fe，Co，Ni

8、的更换常数不是很高，但由于费米面的状态密度高，满足了铁磁发生的条件。斯托纳判定，4，斯托纳判定：铁磁条件，传导电子(4s电子)3d电子不同，会发生大的交换分裂，可以解释为洪德第一定律的遗迹。电子首先用平行自旋填充退化状态，以最小化电子的库仑排斥。因为电子占据了最小空间重叠的其他电子轨道状态，斯托那就根据牙齿点做出了铁磁发生的判定。由于能量交换的作用产生自旋反转，但由于理解电子动能的增加(因为离波段底部更远)，电子翻转必须要求交换能量的减少。这就是斯托那裁决的由来。更换常数大，反转大大减少了更换能量。由于狭窄、状态密度高、能量范围小，能容纳大量电子，反转增加的动能少，有利于铁磁的形成。Fe、Co

9、、Ni的3d波段、Gd和Dy的4f波段都可以很好地满足这些要求并表现出铁磁。在讨论自发磁化强度时，得出原子距离可能不是整数的结论，这是Stoner模型最大的成功。2.在讨论TTC后的磁化率时，未提出居里温度的定律，居里温度的计算值比实验值大3倍(书p341)。这是模型最大的缺陷。3.在T0K中，给出了M(0) M(T)T2的结果，不能说明实验中给出的规律。4.不能解释居里温度附近的磁化率变化和熵异常等，也不能解释自旋波和临界涨落等。摘要：初始频带模型没有取代本地电子模型。两种模式在解释金属铁磁性方面使用了一半以上，因此两种观点的共存和争论持续了很长时间。请参阅水曲型：金属铁磁理论的发展和现状，

10、Stoner判定在各文献中徐璐有不同的表达形式。例如，吴红女文是分子场系数，这样表达更清楚地反映了Stoner模型的基本假设。也就是说，有某种分子场，3d电子可以分裂。根据Stoner模型，要计算过渡金属的磁性，必须计算电子的能带结构，确定两个自旋电子的更换分割。但是，电镀速D电子的严格解决是一个复杂的多体问题，至今还没有完全解决，一般采用单电子近似计算，最近采用格林函数法取得了较好的结果，计算了几乎所有过渡族金属的能带结构。Fe，20世纪30年代，最启蒙的数据之一是3d金属和合金的平均原子距离是外层电子的函数。根据牙齿关系绘制的曲线称为slater-Pauling曲线，可以解释为带模型。Z=

11、26.3电子/原子中的平均磁矩是左侧v，Cr，Mn右侧具有Co，Ni，Cu，Zn牙齿的主曲线，相对于最大值，Fe以Cr开头。右侧还有以Co和Ni为顶点的分支曲线。Fe0.5Ni0.5合金的原子磁矩值接近Co。因为两者都有相同的原子序数或平均价电子数9。说明如下：例如，在Ni中添加Cu，与纯Ni相比，更多的电子向费米能级较低的Ni移动，接近自旋向下的3d可以降低平均磁矩。Ni-Cu合金的原子比(1-x):x时，合金的平均原子磁矩为：因此随着Cu含量的增加，原子磁矩单调地下降。曲线的左端可以解释为三维标注栏的特性。显示牙齿磁原子平均磁矩和电子数之间关系的曲线也成功地解释了无定形。应用磁学p54-5

12、7对施托纳前1929年Bloch电子气体显示铁磁的可能性进行了粗略讨论，1934年Wigner为了得出电子不显示铁磁的结论，强调了电子关联的重要性。后来发展的多体理论也没有改变牙齿主张。斯托纳的观点认为，d电子和自由电子徐璐不同，在每个原子的d轨道上依次巡航，一般认为同一原子内d电子之间的交换是铁磁性的原因。牙齿判断已被后续理论工作证实，斯托纳对分子场的假设基本上是合理的。1951年，Herring和Kittel考虑了热激发电子和孔之间的相互作用，在波段理论中也导出了自旋波的存在，提出了色散关系，克服了sner模型的不足。过渡金属的d电子在窄带、窄带中电子的相关效应尤为重要，60年代Hubba

13、rd提出了在窄带中处理电子相关效应的模型，成为研究巡逻电子磁性的理论基础。第五，巡回电子模型的发展，虽然基于牙齿模型，巡回电子模型取得了很大进展，但牙齿模型也有缺点：库仑效应的远距离部分与其他原子之间的电子相关性，没有考虑d波段和s波段的混合问题。1972年，村田等提出的自旋波动模式-模式耦合现象理论大大降低了居里温度的计算值，得出了高温下铁磁材料遵循居里-外力定律的结论。牙齿改善是因为Stoner模型涉及磁化的宏观平均值，只考虑电子自旋的长过程，而自旋波动与位置磁化的局部变化相关，电子自旋的短过程相关，温度升高，自旋短程序变得越来越重要，因此需要考虑自旋波动和自旋波动的其他模式之间的耦合作用来改善stonner模型，这很容易理解。上述进展克服了早期模式的缺点。更重要的是，自20世纪60年代以来，通过De Hass-Van Alphen效应，实验证明在电镀中实际存在3d电子的费米面，并与能量理论的计算结果一致。这结束了对局部反磁性模型和巡回电子模型长期争论不休的局面，完全掌握了解释过渡族金属和合金铁磁原因的邮轮电子模型的地位。(威廉莎士比亚、模板、电子模型、电子模型、电子模型、电子模型、电子模型)电镀中的D电子已被公认为游行电子。但是局部电子模型是讨论非金属