Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

А

0 1 2 3 4 5 6 7 8 a/r

Р исунок 3.3 – Зависимость обменного интеграла от отношения межатомного расстояния a к радиусу r незаполненной электронной оболочки

В итоге получается, что ферромагнетик в любой своей области спонтанно намагничен практически до насыщения I = I_s = const. В то же время, опыт показывает, что равновесное состояние ферромагнетиков характеризуется отсутствием среднего общего момента и собственного магнитного поля. Это может быть объяснено лишь тем, магнетик «разбит» на довольно протяжённые области (10^-5 - 10^-2 см) – домены, имеющие каждый свою ориентацию вектора I_s. Этот вектор резко изменяет направление при переходе от домена к домену. Такая структура со взаимнокомпенсирующими моментами является энергетически выгодной, так как она не генерирует внешнее магнитное поле, которое в противном случае, являлось бы значительным резервуаром энергии.

Направления спонтанной намагниченности доменов определяются кристаллографическими направлениями, вдоль которых энергия обменного взаимодействия максимальна. Например, для железа, имеющего кубическую объемно-центрированную структуру, такими направлениями являются шесть направлений, соответствующих трём взаимно перпендикулярным осям типа [100], для гранецентрированной решетки никеля – восемь, направлений, соответствующим осям типа [111], для гексагональной решётки кобальта – лишь два направления, соответствующих оси призмы [0001]. Эти направления (оси) называются направлениями (осями) лёгкого намагничивания (ОЛН). В то же время следует выделить и направления (оси) трудного намагничивания (ОТН). Энергию, затрачиваемую внешним магнитным полем на поворот вектора намагниченности из направления лёгкого намагничивания в направление трудного намагничивания, называют энергией естественной магнитной кристаллографической анизотропии.

2) Антиферромагнитное состояние. При условии a/r < 3.2 интеграл обменной энергии отрицателен. Этому соотношению отвечают кристаллы элементов Mn, Cr, а также редкоземельные элементы Ce, Pr, Nd, Sm, Eu. Для таких магнетиков, называемых антиферромагнетиками, энергетически выгодна антипараллельная ориентация соседних спинов. В силу этого, у антиферромагнетиков имеет место взаимная компенсация магнитных моментов атомов в любом участке кристалла. Следует отметить, что в отличие от парамагнетиков, в которых компенсация моментов обусловлена их хаотичным расположением, в антиферромагнетиках компенсация связана со строгим порядком в ориентации моментов.

Кроме перечисленных простых кристаллов, существует большое количество сложных по составу антиферромагнетиков – оксиды, хлориды, фториды, сульфиды, карбонаты переходных элементов. В кристаллах сложных антиферромагнетиков в отличие от элементарных кристаллов, обменное взаимодействие непосредственно между магнитоактивными атомами невозможно из-за относительно больших расстояний между ними. В таких веществах решающую роль играет косвенное обменное взаимодействие, осуществляемое при участии непереходных элементов. В оксиде марганца, например, ионы кислорода играют роль «переносчика» спиновых взаимодействий. Внешняя 2-p оболочка кислородного иона O^2- полностью заполнена электронами, причём спиновые моменты попарно скомпенсированы. Вследствие того, что внутренняя 3d- оболочка катиона марганца заполнена не полностью, возможна передача электрона с оболочки кислорода на эту оболочку. Но при этом должно выполняться правило Хунда, в соответствии с которым спин переходящего электрона антипараллелен спиновому моменту 3d-оболочки. Отдавая электрон, ион кислорода приобретает магнитный момент и участвует в обменном взаимодействии с другим соседним катионом марганца. Благодаря сильному перекрытию электронных оболочек (a/r < 3.2) это взаимодействие носит антиферромагнитный характер. Конечным результатом такого взаимодействия является антипараллельная ориентация магнитных моментов соседних катионов.

Из-за низкой магнитной восприимчивости антиферромагнетики не находят приминения на практике в качестве магнитных материалов. Однако большое значение имеют некоторые так называемые нескомпенсированные антиферромагнетики, или ферримагнетики.

3.5 зависимость магнитных свойств от температуры

спонтанная намагниченность ферро- и ферримагнетика имеет место лишь в ограниченном сверху диапазоне температур. Критическая температура, соответствующая фазовому переходу 2-го рода из ферромагнитного в парамагнитное состояние, называется температурой Кюри или точкой Кюри Т_к. Эта температура пределается значением обменной энергии Т_к = A/k (k – постоянная Больцмана). В области температур ниже и вблизи точки Кюри намагниченность насыщения зависит от температуры по следующему закону:

(3.1)

где – константа для данного материала;

- намагниченность насыщения при температуре абсолютного нуля.

Точка Кюри, определённая выражение (3.1), называется ферромагнитной точкой Кюри (Т_к^f).

Температурная зависимость намагниченности насыщения при температуре свыше точки Кюри подчиняется закону Кюри – Вейса:

(3.2)

где С – константа для данного материала, называемая постоянной Кюри – Вейса.

Точка Кюри, определённая выражением (3.2), называется парамагнитной точкой Кюри (Т_к^p). Для типичных ферромагнетиков значения Т_к^f и Т_к^p близки по значению.

Не все перечисленные выше элементы имеют ферромагнитное состояние при нормальных условиях – соотношение А > kТ_комн выполняется лишь для элементов группы железа (Fe, Ni, Co Gd).

Для антиферромагнетиков магнитный порядок сохраняется до температуры Т = Т_Н, называемой температурой Нееля, выше которой вещество переходит в парамагнитное состояние.

Список литературы

1.) Нефедцев Е. В. «РАДИОМАТЕРИАЛЫ И РАДИОКОМПОНЕНТЫ» Томск 2000 г.

2.) Пасынков В.В., Сорокин В.С. «Материалы электронной техники»

Москва 1986 г.

3) Тареев Б.М. «Электрорадиоматериаллы» Москва 1978 г.

Характеристики

Список файлов реферата