电性、磁性、机械性能的各向异性

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非晶态合金的特性

非晶态合金的特性

非晶态软磁合金的特性——中国磁材网与晶态软磁合金相比,非晶态软磁合金具有以下特点:(1)优良的软磁性:由于晶态材料如硅钢、Fe-Ni坡莫合金或铁氧体等磁性受各向异性相互干扰,磁导率会下降,损耗增大。

而非晶态合金不存在晶体结构,因此不存在磁晶各向异性,所以磁导率、矫顽力等磁性参数主要取决于饱和磁致伸缩值的大小以及内部应力状态。

当λs︾0时,应有最佳的软磁特性。

同时,非晶态合金组织结构均匀,不存在阻碍畴壁运动的晶界或析出物,因此可望获得比晶态更高的磁导率μ和更小的矫顽力Hc。

由于合金有约20at%的类金属原子,因此它们的饱和磁化强度一般低于相应的晶态合金。

其中以铁基合金的饱和磁化强度最高,但最高值也不超过1.8T 。

居里温度也较晶态合金低。

(2)感生磁各向异性常数Ku:非晶合金虽然不存在磁晶各向异性,但它并不是磁各向同性的。

它在制备和以后的热处理过程中可以感生出磁各向异性。

利用由磁场退火感生的磁各向异性来控制合金的磁性已在实际上应用。

由磁场退火感生的磁各向异性大小和合金中磁性元素含量的关系蓦本符合原子对方向有序理论,但存在一定偏离。

(3)高强度:由于没有通常所说的晶体缺陷(如晶界、位错)等,没有滑移变形和易断裂的晶面,非晶合余具有更高的强度和硬度,例如:一些非晶合的抗拉强度可以达到3920MPa,维氏硬度可大于9800MPa,为相应晶态合金的5~10倍,可与铁氧体相媲美。

而且强度的尺寸效应很小,它的弹性也比一般金属好,弯曲形变可达50%以上。

(4) 化学特性:由于非晶态金属的结构均匀,没有与晶态相关联的缺陷,像晶粒边界、位错和堆垛层错。

另外,制备非晶态合金的熔融状态快淬可以防止在淬火过程中的固态扩散。

于是,它们也没有像第二相、沉淀和偏析等缺陷。

因此,在与表面有关的特性(像腐蚀和催化)方面,非晶态合金被认为是理想的化学均匀合金。

例如,在中性盐和酸性溶液中,低铬的铁基金属玻璃(如Fe27Cr8P13C7)的耐腐蚀性优于不锈钢,这是一般晶态软磁合金所难以达到的。

稀土单分子磁体磁各向异性的理论研究

稀土单分子磁体磁各向异性的理论研究

稀土单分子磁体磁各向异性的理论研究
随着近几年来稀土单分子磁体(Rare Earth Single Molecule Magnets,简称RESM)研究热潮的升温,稀土单分子磁体的磁各向异性被越来越多的学者所关注,引起了众人的关注。

因此,磁各向异性的理论研究成为未来稀土单分子磁体的发展一个重要的研究方向。

一、磁各向异性的概念
磁各向异性(magnetic anisotropy),即材料磁性特性随向量旋转方向变化,将其
折射成一种特殊的方向性。

也就是说,材料磁性能力只有在特定的方向上才有强烈的表现力,这就是磁各向异性的作用。

二、磁各向异性的研究目的
研究磁各向异性的目的是为了更加深入的了解磁性材料的性能,并且为磁性材料的微米尺度制造、存储磁记忆等提供研究基础。

三、稀土单分子磁体的磁各向异性
(1)稀土六配位单分子磁体(R6SMs)。

R6SMs试图通过调节其稀土核心结构,来改善其磁各向异性,以增强其磁力及稳定性。

四、磁各向异性的理论研究
(1)基于简单多电子结构的理论模型。

该研究方法借助简单多电子结构对稀土核
心结构进行描述建模,通过调制其结构参数来调控它们的磁各向异性,并加以分析。

总之,就稀土单分子磁体的发展而言,磁各向异性的理论研究就显得极为重要,只有通过深入的理论研究,才能够更好地推动稀土单分子磁体的发展。

各向异性介质中的电子输运

各向异性介质中的电子输运

各向异性介质中的电子输运在物理学中,各向异性介质是指其物理性质在不同方向上展现不同的特性。

例如,石英晶体就是一种典型的各向异性介质。

在这样的介质中,电子的输运会受到很大的影响,这也是现代电子学领域中的一个重要问题。

首先,我们需要了解在正交坐标系中,各向异性介质的导电性质会被矩阵描述。

这个矩阵主要包括电场、电流和比电导率三个主要分量。

在这些分量中,比电导率是我们最为关注的。

在各向异性介质中,比电导率会被一个对称的矩阵给描述。

这个矩阵的对角线上是主导电导率,而副对角线上则描述了电场在不同方向上的耦合效应。

而对于电子的输运来说,最为重要的是了解电场在各向异性介质中的分布情况。

在加上外加电场的情况下,电子将会在不同方向上受到不同的作用力,从而使电子的运动产生偏离。

这样,电子运动路径的纵向和横向都会发生变化,从而导致电子轨迹的扭曲和变形。

这个扭曲过程会逐渐导致电子的运动在不同方向上产生差异,从而使电子输运的方向发生偏转,这种偏转效应被称为霍尔效应。

那么,电子在各向异性介质中的输运特性和传统的导体材料有什么不同呢?我们可以通过下面的实验来验证这一点。

在一个强磁场下,让电子通过一个样品。

在样品的不同方向上,测量得到的霍尔电压是不同的。

这个差异不仅跟样品的结构有关,还跟磁场的方向和强度有关。

这说明,在各向异性介质中,电子的运动受到了更大的限制和干扰,从而导致了输运性质的差异。

在真实的物理环境中,各向异性介质的应用非常广泛。

例如,在半导体器件中,高电场和热效应都可以引起电子在各向异性介质中的输运特性发生变化。

在研究和设计这些器件时,我们需要考虑相应的效应,从而优化器件的性能和稳定性。

总结起来,各向异性介质中的电子输运是一个具有挑战和重要意义的问题。

只有在理解和研究这些问题的基础上,我们才能够更好地应用和掌握这些材料的物理特性,为现代电子学领域的发展创造更多的机遇。

各向异性磁电阻测量

各向异性磁电阻测量
(3)手动测量时如何更好的选择测量电流?
答:当流过线圈的电流很大时,线圈发热的厉害,容易烧毁线圈,而磁电阻在磁场比较大时变化比较缓慢,故在手动测量时,我们在电流比较大的区域,电流变化的快一些,在电流比较小时,线圈发热不明显,我们可以慢慢测量,并且这一区域是磁电阻变化比较快的,所以在电流较小时,我们应适当减小线圈电流的变化步长,使得在这一区域测量的点多一些。
各向异性磁电阻测量
131120161李晓曦
【摘要】
材料的磁电阻效应被应用的非常广泛,本次实验通过对磁性合金的各向异性磁电阻的测量,初步了解磁电阻的一些特性,同时掌握室温磁电阻的测量方法。
【引言】
材料的电阻率随着外加磁场的不同而改变的现象就是磁电阻效应。我们把磁场引起的电阻率变化写成 ,其中 和 分别表示在磁场H中和没有磁场时的电阻率。磁电阻的大小常表示为:
二、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
三、实验注意事项
1、亥姆霍兹线圈中通的电流比较大,因而不能长时间让线圈工作在强电流下,以免烧毁线圈。
2、实验结束时要将各个电源归零,关闭数字万用表。
3、在记录过程中,在样品电压变化缓慢的区域,线圈电流可以变化的快一些,在样品电压变化快的区域,线圈电流要缓慢变化。
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:
对于大多数材料 故
AMR定义为:
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Ni81Fe19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。

曲面加工测量方法

曲面加工测量方法

情况一
当K>0时,P点称为椭圆点,没有渐近方 向,各方向的法曲率都同号,一切法截线 都朝法矢的同一侧弯曲,只有P 点在切平 面上,其余的点都在切平面的同一侧,各 向异性误差为测量误差极大值与极小值之 差,其值为δ=||ε1|-|ε2||。
情况二
当K<0时,P点称为双曲点,主曲率k1、k2 异号,两个渐近方向和每一主方向夹角相等。 P 点的切平面和曲面相交于两条曲线,其分 别和渐近方向相切,即曲面在双曲点邻近的 形状如同马鞍形,各向异性误差为 δ=|ε1|+|ε2|。
情况三
当K=0时,P点称为抛物点,至少有一 个主曲率为零,其对应的主方向同时又 是渐近方向, 而其他方向法曲率都同 号,法截线都朝法矢的同一侧弯曲。不 同方位测量误差. 号, 且其中一个极值 为零,各向异性误差δ= | ε1 |或 | ε 2 |。
各向异性的应用与案例分析
Application and analysis of the case of anisotropy
曲面测量方法
影响曲面测量精度的因素
在曲面测量中,影响测量精度的因素很多,涉及到测 量对象、测量方法、测量器具、环境因素、评定算法等方 面。目前的研究和分析主要针对测量方法、测量仪器、环 境因素和算法等对测量结果的影响,而忽视了被测对象的 内禀性。研究表明,测量对象本身的内禀性如曲率、挠率 等对测量精度有重要影响。我们讨论的这篇文章则从曲面 微分邻域分析出发,研究曲面上点的邻域特征对测量精度 的影响。研究结果对最佳测量方法确定、精密仪器设计、 工件安置方位、测量不确定度分析等都有着重要价值。
CATALOGUE
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各向异性的解释
介绍各向异性的定义与特性
曲面测量方法介绍
介绍曲面测量的种类与各自应用范围

研究电场对磁性物质的作用

研究电场对磁性物质的作用

研究电场对磁性物质的作用电场对磁性物质的作用一直是磁学领域中的一个重要研究课题。

磁性物质在受到电场作用时,会产生一系列有趣的现象和效应。

本文将通过探讨电场对磁性物质的影响,介绍电场与磁性物质之间的相互作用。

首先,电场可以改变磁性物质的磁性。

在没有外界电场的情况下,磁性物质具有一定的磁矩,这是由于物质内部的自旋排列所致。

然而,当磁性物质处于外界电场中时,电场会对物质内部的自旋排列施加一个力矩,使得磁矩发生偏转。

这种现象被称为电场诱导磁化,是电场作用下磁性物质的基本效应之一。

电场诱导磁化可以应用于许多领域,如电磁纳米材料的调控和磁记录等。

其次,电场可以改变磁性物质的磁畴结构。

磁畴是指磁性物质中由于自旋排列有序而形成的一种微观结构。

磁畴结构对于磁性物质的磁性和性能起着重要的影响。

实验研究发现,外界电场可以通过调控磁畴壁的稳定性和移动性,改变磁性物质的磁畴结构。

这种通过电场调控磁畴结构的方法被广泛应用于磁存储和磁传感器等领域,有望实现高密度和高速磁存储器件的实用化。

此外,电场还可以改变磁性物质的磁各向异性。

磁各向异性是指磁性物质在各个方向上的磁性不均匀性。

磁性物质的磁各向异性对其磁性和性能起着重要作用。

研究发现,外界电场可以改变磁性物质中的电子自旋轨道耦合,从而影响磁各向异性。

电场调控磁各向异性已被应用于磁存储和磁传感器等领域,有助于提高磁器件的灵敏度和性能。

最后,电场还可以改变磁性材料的磁动力学。

磁动力学研究了磁性材料中的磁矢量的动态行为。

实验研究表明,外界电场可以调控磁性材料中的磁动力学效应,如磁共振频率和自旋波的传播速度等。

这种电场调控的磁动力学效应有望应用于微波器件、磁共振成像等领域,有助于提高设备的性能和精度。

综上所述,电场对磁性物质的作用是多方面的,涉及磁化、磁畴结构、磁各向异性和磁动力学等方面。

这些效应不仅有助于我们对磁性物质本质的理解,还为磁性材料的设计与制备提供了新思路和方法。

电场调控的磁性物质有望在磁存储、磁传感器、微波器件等领域展示出独特的性能和应用前景。

磁性液体的粘度在外施磁场下呈各向异性的机理

磁性液体的粘度在外施磁场下呈各向异性的机理
W an h n l n g Z e gi g a
( r I n eho g ean n o hjn nintu , i b hj n 111 El g cnl yDpr  ̄ t f eagWalI i t Nn o eag 50 ) T o t Z i st e g Z i 3 As b :Tev csyo m gecfi i a x m l ant e r et aitp . I l h s i a ant u l t a m gecfl p sn s r y T1 iot f i l d n le e ii d e s noo I 叫— 啦 epr et a u tn蛐d xem n ,cl li i s cao
a ay i. i sfu d i tea t n lss ti o n n h ri ha det twe kfo c, t fma n tcf d i l e tma a l c ,l i o ao n g ei l i u n al xe lma n t ied i ut it c .B sd s,tewe k f c uain g e cf l sq iedsi t e ie h i n a l c lto o i rcin la d wo , ketec l i y tm ls i tbit sdieto a n n tma h o l d s se oe t sa ly.Thsrvaste me h ns ta o s i i e e l h c a im ht ama n t l d i l e tr a g e cf i u n al xe lma n tcf l a ss i n g ei i d c u e e vso i a stoy. ic st ni rp y o Ke wo ds V' y r :  ̄ iy M a I tcFh k Die t咖 臼l e k o l a i t g- i l l e r ci a Flemllml W

各向异性磁电阻材料的研究进展

各向异性磁电阻材料的研究进展

如图 1 所示 ,新一代高灵敏度 A R传感器需要材 M
/ 高 o 料 高 的磁 场灵 敏度 ( 和 信 噪 比 ( 称 低 噪 音 ) 。\ 5) 或 ,而 >E\ l l 导30 0p. icb∽ n 0 I∞ j
8 6 4 2 0
的 S 是需 要 首 先 获 得 的 关 键 指 标 。为 了 获 得 高 的 5 , 就 需要 设 法提 高材 料 的磁 电阻 ( R ,同时 尽 可 能 降低 M )
( .北 京科技大 学材料科学 与工 程学 院,北京 10 8 ) 1 00 3 ( .北 京工商大学理 学院 ,北京 10 4 ) 2 0 0 8
摘 要 :各向异性磁电阻效应是 自旋电子学巾的一种非常重要的物理现象 ,其在诸多相关领域有着广泛的应用前景,因而也
是材料 科学研究 中最具 吸引力的方 向之一 。分 别介 绍 了传统坡莫合 金各 向异性 磁 电阻 、隧穿各 向异性 磁电阻 、弹道各 向异性 磁 电阻 、库仑阻塞各 向异性 磁电阻 、异 常各 向异性 磁电阻 以及反铁 磁隧穿各 向异性磁 电阻 的研 究进展 ,提出 了一 些研究 中面 l l 缶的挑战并对发展方 向作 出展望 。
退 火 微 加 工 成 元 件 后 与 T / ie 1 n) T a NF ( 0n // a和 T / O a Mg /
当薄膜厚 度 减 小 到 与 自旋 电 子 的 平 均 自 由程 相 当 时 ,界 面散 射对 材 料 电阻 率 的影 响 就 会 变 得 非 常 突 出 。 晶界 和界 面处 电子 的散 射 会使 坡莫 合 金 的电 阻率 迅 速增
结 构分 析表 明 ,Mg O在 退 火后 大量 晶化 ,其 对 自旋 电子
的 巨大优 越性 ,所 以这些 年相 关 的研 究工 作 主要 集 中在
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于2.0eV低于c轴。为了理解这个不同,返回看图3。c的吸收完
全是由于pz态的价电子分布在c轴线上。 pz这个光跃迁是,电子 从X范围也附近跃迁到导带底部。 By contrast the ab-absorption
spectrum, which originates from the light polarized along the in-plane direction, correspond to electron-hole pairs with px+py character Figs. 3a And 3c. This kind of excitations, like that occurring at Γ (or Z),are
张恺琪
In this paper we aim to explore the electronic and optical properties of the C4 phase by means of hybrid density functional theory. Our results provide evidence for the presence of strong electronic and optical anisotropy. Due to the well known difficulties of standard density functional theory(DFT) in predicting the band gaps of semiconductors and insulators, in the present work we employ a hybrid density functional method based on the Heyd–Scuseria–Ernzerhof HSE scheme as implemented in the Vienna ab initio simulation package VASP. Within the HSE method, the many body
Although both C4 and diamond represent a fourfold coordination scheme of a sp3-type hybrid, the
squared-like bonding scheme in C4
is associated with a substantially stronger electronic hybridization, as
附: 根据原子轨道最大重叠原理,成键时轨道之间可有两种不 同的重叠方式,从而形成两种类型的共价键——σ键和π键。 σ键--以“头碰头” 方式进行重叠,轨道的重叠部分沿键轴 呈圆柱形对称分布,原子轨道间以重叠方式形成的共价键。 π键--原子轨道中两个互相平行的轨道如py或pz 以“肩并肩” 方式进行重叠,轨道的重叠部分垂直于键轴并呈镜面反对称分 布(原子轨道在镜面两边波的瓣符号相反),而形成的共价键。
exchange x and correlation c functional is constructed by a proper mixing of
the Hartree–Fock(HF) and Perdew–Burke–Ernzerhof exchange
密度泛函理论
密度泛函理论是一种研究多电子体系电子结构的量子力学方法,主 要目标是用电子密度取代波函数做为研究的 基本量。因为多电子波函数
合材料中某一组分在另一组分中分布的特殊性造成的。(2)按照各 向异性性质分类, 有电学各向异性、磁学各向异性、热学各向异
性、光学各向异性和力学各向异性等。(3)从观察的角度出发又有
宏观各向异性和微观各向异性之分。
体心四方C4(bct C4)的结构和石墨、金刚石
相似。 1.石墨→ bct C4:通过一个垂直的压力,保持
结论:计算表明超强度的C4型碳有高的各向异性。我们发现 各向异性和C4型的特殊的键和形式(两个定向的C-C键和不
同的键距)有密切关系,这引起了价带顶分布的电子的各向
异性,并最终影响了电学、光学和机械性质。
谢谢!
有 3N 个变量(N 为电子数,每个电子包含三个空间变量),而电子密
度仅是三个变量的函数,无论在概念上还是实际上都更方便处理。
杂化密度泛函
在LDA(GGA)泛函中加入精确的交换项,构成杂化泛函。在杂化 泛函里面,体系的交换能是通过Hartree-Fock方法和密度泛函理论方法两 种方法的线性组合来计算得到。这种方法得到杂化泛函在实际计算中比 单纯的密度泛函理论方法准确很多,因此得到了广泛的研究和利用。
各向异性
材料的各向异性是指在相同的外在条件(如温度、压力、场 等)下, 材料的某些性能沿不同的方向存在差异的性质。
各向异性材料的分类主要有以下3 种:(1)按照材料产生各向
异性的原因可分为结构型和复合型两类。结构型各向异性材料的 产生是由材料本身内部原子的排列、晶格结构类型的差异造成的。
而复合型各向异性材料的产生是由2 种或2 种以上组分组成的复
In contrast, the C4 p states [Fig.(2b)] are split into an inplane doubly degenerate
C (px,py) component and a vertical C pz orbital, both strongly hybridized with the C-s states.
APPLIED PHYSICS LETTERS 97, 061910 2010
Anisotropy in electronic, optical, and mechanical properties of superhard body-centered tetragonal C4 phase of carbon
AB与CD平行,适度弯曲使碳原子共面。
2.石墨→金刚石:垂直压力使AB与CD段逆向 滑动。 3.C4 →金刚石:通过(001)(100)方向的滑移。 C4结构的特点是,碳原子有很强的共价键。通 过往正方形引入四个之字形碳链沿着c轴方向。 面内和面外的C-C键距分别是1.561 Å 和1.505 Å。金刚石的结构中C-C键距是1.54 Å。 图1 (a)石墨结构 (b)体心四方C4 结构 (c)金刚石结构 在C4结构中,AB和CD间的σ键成对形成。在金 刚石结构中,只有BC方向上的σ键。
晶体的光学各向异性
晶体结构表现出一定的空间周期性和对称性。这种结构特点导 致了晶体的宏观量的振动方向总是与光的传播方向垂直的,即光矢量的横向
振动状态,相对于传播方向不具有对称性,这种光矢量的振动相对 于传播方向的不对称性称为光的偏振性。
通过比较c轴线和ab面光偏振的吸收光谱(图4) ,发现光谱的 形状和强度都不相同。由于不同的偏振机制,ab面的吸收开始
fully confined in the ab-plane.
Our calculations revealed that the C4 phase possesses an indirect optical gap of 3.75 eV, 40% smaller than the band gap of diamond, in very good agreement with the previous value obtained by the Green’s function GW approach 3.78 eV. This indirect gap is opened between the top of the valence band at Z and the conduction band minimum along the Γ Q direction and therefore it is exclusively correlated with the in-plane px+pz states and the corresponding in-plane C–C distance. One would expect that by elongating the in-plane C–C bonds, the band gap will be reduced because the covalency of the C–C bond decreases. We have already mentioned that the C4 is obtained upon vertical compression of metallic graphite; indeed, by reverting the process, namely, increasing the C–C in-plane distance in the C4 phase, the C4 phase is progressively transformed back to graphite and it eventually becomes metallic due to the breaking of the σ -type covalent bonds and the formation of π–type hybrids.
P. Y. Wei, Y. Sun, X.-Q. Chen,a D. Z. Li, and Y. Y. Li Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, People’s Republic of China (Received 7 June 2010; accepted 25 July 2010; published online 11 August 2010)
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