磁各向异性的测量
各向异性磁阻实验报告
各向异性磁阻实验报告
《各向异性磁阻实验报告》
在这个科技飞速发展的时代，磁性材料的研究和应用变得愈发重要。
各向异性
磁阻作为一种新型磁性材料，具有许多独特的特性，因此受到了广泛关注。
为
了更深入地了解各向异性磁阻的性能和特点，我们进行了一系列实验，并撰写
了本报告。
实验一：各向异性磁阻的磁化曲线测量
我们首先对各向异性磁阻样品进行了磁化曲线测量。
通过施加外加磁场，我们
观察到了各向异性磁阻样品的磁化过程，并得到了相应的磁化曲线。
实验结果
表明，各向异性磁阻样品在外加磁场作用下呈现出明显的磁化特性，具有较高
的矫顽力和饱和磁感应强度。
实验二：各向异性磁阻的磁阻率测量
接着，我们对各向异性磁阻样品进行了磁阻率测量。
实验结果显示，各向异性
磁阻样品在不同方向上的磁阻率存在显著差异，表现出明显的各向异性特点。
这一特性使得各向异性磁阻在磁传感器和磁存储器等领域具有广泛的应用前景。
实验三：各向异性磁阻的磁滞回线测量
最后，我们进行了各向异性磁阻样品的磁滞回线测量。
实验结果表明，各向异
性磁阻样品的磁滞回线呈现出非常规的形状，具有明显的非线性特性。
这一特
点为各向异性磁阻在磁存储器和磁传感器等领域的应用提供了新的可能性。
通过以上实验，我们对各向异性磁阻的性能和特点有了更深入的了解。
各向异
性磁阻作为一种新型磁性材料，具有许多独特的特性，因此在磁存储器、磁传
感器和磁电子器件等领域具有广泛的应用前景。
我们相信，随着对各向异性磁
阻的研究不断深入，其在各种领域的应用将会得到进一步拓展和发展。
磁晶各向异性常数的测量
转矩磁强计的原理是，当样品(片状或 球状)置于强磁场中，使样品磁化到饱和。 若易磁化方向接近磁化强度的方向，则磁
易磁化方向
H 磁场
晶各向异性将使样品旋转，以使易轴与磁
化强度方向平行这样就产生一个作用在样 品上的转矩。如果测量转矩与磁场绕垂直
轴转过的角度关系，就可以得到转矩曲线，
E 是易轴与磁化强度之间的夹角 T A 如果样品的体积为V，则平衡条件为 VT=L=k1
1
00
H
易轴
Is
适当选择扭力系数k，使1在较小的范围内变化。如果磁场的转 角为(0到360度)，则=-1，由于1很小，就可简化=。
右图为一个典型的转矩曲线( 100)面， =22.50时sin4=1由转矩曲线公式 1 L( ) K1 sin 4 2 得到：K1= 2 L (22.50)~4x105dyn cmcm-3(ergcm-3)
极大 =25031‘, -0.561K1 , 极小 =70021‘,+0.210K1
c. (111)面测定
3K K K 3K K T 1 2 sin 2 1 2 sin 4 2 sin 6 16 64 4 64 8
EA
K1 K ( 2 )(1 cos 6 ) 4 108
,
T
E A K 2 sin 6 18
B.六角晶系的转矩曲线
EA Ku1 sin 2 Ku 2 sin 4
T E A 1 Ku1 Ku 2 sin 2 Ku 2 sin 4 2
2 2 EA 2 3 sin2 cos2
sin 2 2sin cos
磁各向异性的测量PPT课件
Key Lab for Magnetism and Magnetic Materials of the Ministry of Education, Lanzhou University
易磁化方向与难磁化方向 易磁化方向是能量最低的方向，所以自发磁化形成 磁畴的磁矩取这些方向，在较弱的H下，磁化就很 强甚至饱和。
Fk
K0
Fk
K0
Fe的Fk矢量图
Ni的Fk矢量图
(001)晶面内
可见立方晶体的易磁化轴可以在几个晶轴方向上，所以 立方晶体具有多易磁化轴——简称多轴各向异性。K1>0 的立方晶体叫三易磁化轴晶体；K1<0的立方晶体叫四易 磁化轴晶体。
第13页/共38页
(二)、六角晶体的磁晶各向异性（Co晶体、BaFe12O19）
4、磁晶各向异性常数K
（用以表示单位体积内单晶体磁各向异 性的强弱）
对于立方晶体，以[100]为参考
K 1 Ms HdM Ms HdM
V 0[111]
0[100 ]
∴ Fe： K>0， Ni： K<0
对于六角晶系，以[0001]为参考：
K 1 Ms HdM Ms HdM
V 0[1010]
∴六角晶体中磁晶各向异性能一般表示为：
Fku Ku0 Ku1 sin2 Ku2 sin4 .....
只考虑与 有关项时： Fku Ku1 sin2 Ku2 sin4 .....
讨论： 1、对于Ku1>0的六角晶体
如Co单晶：Ku1 4.10105 J/m3
0，Fku 0
900 , Fku Ku1,最大
易磁化轴为[0001]轴，其正反两个方向磁晶各向异性最
小——单轴各向异性。
各向异性磁电阻的测量
各向异性磁电阻的测量摘要：本文记述了各向异性磁电阻测量实验的基本原理、操作内容。
计算了材料的AMR 值，简单探讨了温度对于磁电阻的影响，并对实验改进提出一些看法。
关键词：磁电阻 A M R 热效应一，磁电阻测量基本介绍1.1实验原理材料的磁电阻和其在磁场中的磁化方向有关，即磁阻值是其磁化方向与电流方向之间夹角的函数。
外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量AMR 。
即有：若退磁状态下磁畴是各向同性分布的，畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小，将之忽略，通常取：)2(3/10//⊥+=≈ρρρρav ）（然而对于大多数材料，故：avav av avav av avav ρρρρρρρρρρρρρρ//////2100∆=∆<-=∆>-=∆⊥⊥⊥AMR 定义为：00//0//ρρρρρρρ⊥⊥∆-∆=-=AMR如果，则说明该样品在退磁状态下有磁畴结构，即磁畴分布非完全各项同性。
图（1）是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的Ni 81Fe 19的磁电阻曲线，很明显 ρ∥>ρ（０），ρ⊥<ρ（０），各向异性明显。
图中的双峰是材料的磁滞引起的。
图2是一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。
1.2实验仪器亥姆霍兹线圈、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字万用表二，实验数据记录与处理：2.1，分别算出垂直与平行条件下各电流对应的磁电阻，并分别作出图像 如图1、2所示：图1图22.2，图像分析与AMR 计算a ，如图中显示，利用得到的数据，考虑到科学计数的有效位数，对应较小电流值都为2位有效数字，所以分别得到垂直与平行下的均值：0ρ⊥= 0.89Ω，0ρ = 0.90Ωb ，如图看到，磁电阻曲线并非闭合，在6.00mA - -6.00mA -6.00mA 电流变化后，垂直和平行状态下磁电阻在6.00mA 是电阻分别是：0.873，0.8770.925，0.930 （单位：Ω，保留三位有效数字） 这里我们明显的看到温度对于磁电阻的影响； 也可以也测：磁电阻随温度的升高而升高。
磁致电阻.
磁电阻测量091120***本文阐述了各向异性磁电阻的实验原理及测量方法，分别测量了电流方向与磁场方向平行和垂直两种情况下电阻虽磁场的变化，最后对本实验进行了讨论。
关键字:各向异性磁电阻，AMR曲线，四探针样品夹具，磁电阻的测量。
引言:一般所谓磁电阻是指在一定磁场下材料电阻率改变的现象。
通常将磁场引起的电阻率变化写成（H）- p（0），其中P （H）和P（0）分别表示在磁场H中和无磁场时的电阻率。
磁电阻的大小常表示为:绝大多数非磁性导体的MR很小，约为10-5%，磁性导体的MR最大约为3%〜5%,且电阻率的变化与磁场方向与导体中电流方向的夹角有关，即具有各向异性，称之为各向异性磁电阻（AMR）。
1988年，在分子束外延制备的Fe/Cr多层膜中发现MR可达50%。
并且在薄膜平面上，磁电阻是各向同性的。
人们把这称之为巨磁电阻（GMR ），90年代，人们又在Fe/Cu、Fe/Al、Fe/Ag、Fe/Au、Co/Cu、Co/Ag和Co/Au等纳米多层膜中观察到了显著的巨磁电阻效应。
1992年人们又发现在非互溶合金（如Fe、Co与Cu、Ag、Au等在平衡态不能形成合金）颗粒膜如Co-Ag、Co-Cu中存在巨磁电阻效应，在液氮温度可达55%，室温可达到20%，并且有各向同性的特点。
图12.1-1为早期报道的Co-Cu颗粒膜磁电阻曲线。
电2|十"3 <.-i I[11/(• i引国也E o. pj 忙齡产 At tr.ipt ”[J 吐理iti iri ( . -1 , *a*"哺吃婶構卜彊n iR«7 I.一 _- '■- Lljt ：||hUI hl ' b :I n.j ! \ he .\1! I I E :\ "陽石硝:「•胡* 醪[|卜環1944年，人们又发现Fe/AI2O3/Fe 隧道结在4.2K 的MR 为30%，室温达18%，见图12.1-2。
磁畴和磁晶各向异性-20160516
施加偏场H
,畴壁移动
b
施加面内场H，磁畴转动
磁化方向垂直于原子排成的直线，邻近原子的电子运动区
偏光显微镜
偏光
显微镜
直流稳压
直流偏场
电磁铁
直流偏磁场H b ＝0b 升高至磁畴全部消失
直流偏磁场H 升高降低至0，回到迷宫畴
面内场H＝0
面内场H升高
升高至磁畴全部消失
降低至0，黑白泡畴共存
升高至磁畴全部消失面内场H＝0
面内场H升高
降低至0，平行条畴
in
偏光显微镜
切泡场H
B
=(H
N
-0.32)kA/m
= (H
N -0.02)A
直流偏磁
b 直流偏磁
b
直流偏磁场H
b
升高至饱和磁化
不是形核
形核场
畴形
直流偏磁场H＝H
直流偏磁场H升高成泡场，成泡直径
外切内切
用测微目镜测量磁泡直径时，目镜中的数字读百位，鼓轮上的刻度读十位和个位。
磁化率各向异性,实验报告
磁化率各向异性,实验报告磁化率的测定实验报告华南师范大学实验报告课程名称结构化学实验实验项目磁化率的测定一、【目的要求】1．掌握古埃（Gouy）磁天平测定物质磁化率的实验原理和技术。
2．通过对一些配位化合物磁化率的测定，计算中心离子的不成对电子数．并判断d电子的排布情况和配位体场的强弱。
二、【实验原理】（1）物质的磁性物质在磁场中被磁化，在外磁场强度H(A·m-1)的作用下，产生附加磁场。
这时该物质内部的磁感应强度B为：B=H+4πI= H+4πκH (1)式中,I称为体积磁化强度，物理意义是单位体积的磁矩。
式中κ=I/H称为物质的体积磁化率。
I和κ分别除以物质的密度ρ可以得到σ和χ，σ=I/ρ称为克磁化强度；χ=κ/ρ称为克磁化率或比磁化率。
χm=Κm/ρ称为摩尔磁化率。
这些数据是宏观磁化率。
在顺磁、反磁性研究中常用到χ和χm，帖磁性研究中常用到I、σ。
物质在外磁场作用下的磁化有三种情况1．χm＜o，这类物质称为逆磁性物质。
2．χm＞o，这类物质称为顺磁性物质。
（2）古埃法测定磁化率古埃法是一种简便的测量方法，主要用在顺磁测量。
简单的装置包括磁场和测力装置两部分。
调节电流大小，磁头间距离大小，可以控制磁场强度大小。
测力装置可以用分析天平。
样品放在一个长圆柱形玻璃管内，悬挂在磁场中，样品管下端在磁极中央处，另一端则在磁(来自: 写论文网:磁化率各向异性,实验报告)场为零处。
样品在磁场中受到一个作用力。
df=κHAdH式中，A表示圆柱玻璃管的截面积。
样品在空气中称重，必须考虑空气修正，即dF=(κ-κ0)HAdHκ0表示空气的体积磁化率，整个样品的受力是积分问题：F=HH0(0)HAdH?12(0)A(H2?H0) (2) 2因H0＜＜H,且可忽略κ0，则F=1AH2 (3) 2式中，F可以通过样品在有磁场和无磁场的两次称量的质量差来求出。
F=(?m样-m空)g（4）式中，?m样为样品管加样品在有磁场和无磁场时的质量差；?m空为空样品管在有磁场和无磁场时的质量差；g为重力加速度。
实验题目磁光克尔效应测量磁各向异性
实验题目：磁光克尔效应测量磁各向异性
指导老师：吴义政
一、实验目的、意义和要求
利用磁光克尔效应测量磁性薄膜的磁信号和磁滞回线，同时确定磁性薄膜的磁各向异性随薄膜厚度的影响。
希望通过实验，学生能够了解磁光效应的原理以及实验装置，同时掌握测量各向异性的方法，对特定材料体系了解决定磁各向异性的因素。
二、参考书籍与材料
1 《凝聚态磁性物理》，姜寿亭等，科学出版社
三、实验前需了解的相关知识
原理方面的问题：
1 检偏器，1/4波片等光学元件的原理。
2法拉第效应和磁光克尔效应的原理。
实验方面的问题：
1光学光路搭建
2 光探测器原理。
四、实验室可提供的器材
磁光测量所属的光学元件、磁铁和计算机。
五、实验内容和要求
1 原理上，了解磁光测量的三种配置，了解利用磁光效应测量各向异性的原理。
2. 实验上能够搭建磁光克尔效应所用的光路，并能够调试实验到最佳状态，并探索
提高实验精度的方法。
3. 能够分析不同方向的磁矩对于磁光克尔效应的影响。
六、实验报告的要求
1实验原理；
2 介绍所组装仪器的实验原理及实验方法；
3 记录实验中出现的各种实验现象，对其进行分析、讨论；
4 记录实验数据，并对结果进行分析讨论；
5 写出本实验的总结、收获和体会。
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CoO薄膜
Co
• 感生磁各向异性：
包Co粒子
许多铁磁性合金与铁氧体中，通过对磁体施以某种
方向性处理的工艺，可以感生出磁各向异性。
感生各向异性又可分为：
感生各向异性
• 辐照感生各向异性
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∴可将B3、B5项并入B0及B6项 最后，立方晶体的磁晶各向异性能
易磁化方向与难磁化方向
易磁化方向是能量最低的方向，所以自发磁化形成 磁畴的磁矩取这些方向，在较弱的H下，磁化就很 强甚至饱和。
易磁化轴与难磁化轴： Fe：易轴 [100]，难轴 [111] Ni： 易轴 [111]，难轴 [100] Co：易轴 [0001]，难轴 [1010]
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2、磁化功——铁磁体磁化时所需要的磁化能
沿铁磁晶体不同的晶轴方向上，磁化到饱和时 所需要的磁化能不同：
W Ms HdM 0
3、磁晶各向异性能
定义：饱和磁化强度矢量 在铁磁体中取不同方向而 改变的能量。
只与磁化强度矢量在晶体中 相对的取向有关。在易磁化 轴上，磁晶各向异性能最小.
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单晶体： 原子离子按同一方式有规则地周期性排列组成 的固体。 多晶体：由许多取向不同的单晶体组成的固体。 1、Fe、Co、Ni单晶的磁化曲线
三种单晶体沿不同晶轴方向磁化可以得到不同的磁化曲线, 而且沿不同的晶轴方向磁化到饱和的难易程度相差甚大。
[100]
[110]
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.......
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由图可以看出，x、y、z三个坐标轴不论是正反两
个方面或者是其中任意两个坐标互换，而 Fk i 总是
4、磁晶各向异性常数K
（用以表示单位体积内单晶体磁各向异 性的强弱）
对于立方晶体，以[100]为参考
K 1 Ms HdM Ms HdM
V 0[111]
0[100]
∴ Fe： K>0， Ni： K<0
对于六角晶系，以[0001]为参考：
K 1 Ms HdM Ms HdM
V 0[1010]
21
cos1 cos2
3 cos3
i 1
∴可将Fk展开成 i 的幂级数形式。
[100]
F (i ) k
B0
B1(1
2
3)
B2 (12
3 2
1 3 )
B3(12 22 32 )
B4
(1
2 2
32
2
12
3
12 2
3
2
2
132
)
B5
(14
24
4 3
)
B6
(12 2 2
3 2 2 2
1232
)
Fk f (i )
由于晶体的宏观对称性，当Ms处于晶体对称位置时, i 可能改变符号，但Fk在对称位置不变。
（一）、立方晶体的磁晶各向异性能
（Fe、Ni 、尖晶石） 设铁磁体为未变形的理想晶体
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§6.1、磁各向异性及其种类： 1、磁各向异性： 铁磁物质的内能对自发磁化方向的依赖。 相应的这项能量叫磁各向异性能。
2、磁各向异性类型 按其起源物理机制可分为： •磁晶各向异性 磁性单晶体所固有的 •磁形状各向异性：
反映沿磁体不同方向磁化与磁体几何形状有关的特性
•磁应力各向异性：
反映磁体内磁化强度矢量取向与应力方向有关的特性。
•交换磁各向异性：
将强磁性的Co微粒表面进行微弱氧化，形成薄层 CoO，由于Co是铁磁性的，而CoO是反铁磁性的， 在Co与CoO界面就有交换作用，当磁场热处理后， 由此引起交换各向异性
0[0001]
∴ Co： K>0
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三、磁晶各向异性能的数学表达式
1933年阿库诺夫首先从晶体的对称性出发将磁晶 各向异性能用磁化矢量的方向余弦表示出来。
保持不变。
∴上式中只能出现1、2、3 的偶次函数关系。 并且为轮换对称。
Fk
(i
)
B0
B3 (12
2 2
2 3
)
B5 (14
24
4 3
)
B6 (1222
3222
12
2 3
)
又 12＋22＋32
1
(12＋
2
2＋
2 3
)
2
(14
24
4 3
)
2(12 2 2
32
2 2
1232 )
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§6.2、磁晶各向异性
对铁磁晶体而言，沿不同晶向，自发磁化内能不同， 叫磁晶各向异性，这是材料的内禀特性。
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一、磁晶各向异性的宏观描述