新型磁性材料微观磁性及穆斯堡尔谱研究
发布时间：2021-06-22 13:59
新型磁性材料由于在当今电子器件领域的潜在应用受到磁学界的广泛关注。例如,软磁薄膜研究领域,为了获得良好的软磁性能,除了高饱和磁化强度的要求外,磁各向异性是另一个重要因素。为了更进一步突破传统软磁薄膜的Acher极限,具有c轴取向的CoIr软磁薄膜应运而生。由于其较大的负磁晶各向异性,使得薄膜的磁矩分布不同于传统软磁薄。相较于CoIr软磁薄膜,具有条纹畴结构的NiFe薄膜因其具有面内转动各向异性,从理论上预测其可实现对各个方向的高频响应。另外,与一般fcc结构的FeNi合金所不同的是,具有L10结构的FeNi合金因其空间点阵不同于一般FeNi合金,一般具有大的矫顽力以及磁晶各向异性常数,在永磁材料中有潜在应用。并且由于其不含有稀土元素而被广泛关注。深入理解这些新型磁性材料并进一步提高其磁性能是当前的主要目标。从微观角度分析这些材料的磁矩分布对于完成上述目标有重要意义。因此,本文利用57Fe穆斯堡尔谱微观探测手段结合其他宏观磁性表征,对c轴取向的CoIr软磁薄膜、条纹畴结构的FeNi薄膜以及通过氮化脱氮制备的L10-FeNi...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
晶粒尺寸与矫顽力之间的关系[50]
兰州大学硕士学位论文新型磁性材料微观磁性及穆斯堡尔谱研究11第二章理论基础2.1磁各向异性具有某种晶体结构的晶体是各向异性的。因此，磁性晶体的自由能取决于自发磁化矢量s相对于晶格轴的方向，这种各向异性称为磁晶各向异性[1]。非球形磁性体的静磁能量也取决于磁感应方向，这种各向异性称为形状各向异性[2]。在某些磁介质中，通过某些处理，可能会引起额外的磁各向异性，这种各向异性称为感应各向异性[3]。非晶态合金中的磁性原子具有随机分布的易磁化轴方向的磁各向异性，这种称为随机各向异性[4]。下面主要介绍磁晶各向异性与感生各向异性。2.1.1磁晶各向异性如图2-1所示，该图显示了在[100]，[110]和[001]轴方向上测量的四方Nd2Fe14B晶体的磁化曲线。可以看出沿着不同的晶轴方向，材料的磁化曲线是不一样的。在易磁化轴方向上需要的磁化能最小，而在难磁化轴上需要的磁化能是最大的。因此铁磁体中的磁晶各向异性能是通过表示不同晶轴方向上所需要的能量来描述的。通过增加外加磁场测量样品的静态磁化曲线，单位体积介质从退磁状态到饱和时的磁化功可以表示为：0sJW=HdJ(2-1)图2-1Nd2Fe14B不同晶轴方向的磁化曲线[1]
兰州大学硕士学位论文新型磁性材料微观磁性及穆斯堡尔谱研究16通常当薄膜的厚度减小到大约为畴壁宽度时，磁矢量在薄膜平面内随着位置的偏移而旋转的畴壁的能量变得小于布洛赫壁的能量。因此该畴壁被新的畴壁所取代，称为奈尔壁[16]。如图2-4所示为奈尔壁。与布洛赫壁不同的是，奈尔壁内的磁矩始终在薄膜平面内。如图2-5所示为根据有关公式[17]模拟的传统Fe-基或Co-基软磁薄膜仅有20-40nm之间的奈尔壁转变厚度[18,19]。2.3磁畴形貌及结构到目前为止已经观察到无数的磁畴结构[20-25]。磁畴结构比较复杂，并且在许多情况下非常复杂。结构不仅取决于固有的磁性，例如自发磁化，磁各向异性，磁致伸缩等[22]，而且还取决于物质的形状、尺寸和微观结构。比如晶粒尺寸及其分布，缺陷，内应力，杂质等[21]。图2-4奈尔壁[15]图2-5Fe-基或Co-基奈尔壁和布洛赫壁转变临界厚度
【参考文献】：
期刊论文
[1]AI for 5G: research directions and paradigms[J]. Xiaohu YOU,Chuan ZHANG,Xiaosi TAN,Shi JIN,Hequan WU. Science China（Information Sciences）. 2019(02)
[2]磁性材料行业现状与发展前景分析[J]. 李亚峰. 新材料产业. 2018(07)
[3]磁控溅射技术的原理与发展[J]. 王俊,郝赛. 科技创新与应用. 2015(02)
[4]磁性材料进展概览[J]. 都有为. 功能材料. 2014(10)
[5]磁控溅射技术新进展及应用[J]. 张继成,吴卫东,许华,唐晓红. 材料导报. 2004(04)
[6]EFFECT OF FIELD-INDUCED MAGNETIC ANISOTROPY[J]. 金汉民,I.OKAMOTO,M.TAKAHASHI. Science in China,Ser.A. 1986(06)
博士论文
[1]坡莫合金薄膜中条纹畴结构高频磁性的调控[D]. 潘丽宁.兰州大学 2019
[2]GHz波段软磁薄膜的性能调控及器件集成技术[D]. 王艺程.电子科技大学 2016
[3]hcp-Co基软磁材料磁晶各向异性的第一性原理计算及其高频磁性[D]. 张莎.兰州大学 2014
[4]铁基高温超导材料的穆斯堡尔谱研究[D]. 李志伟.兰州大学 2012
[5]铁磁金属薄膜的高频性质[D]. 范小龙.兰州大学 2010
硕士论文
[1]交换耦合对条纹畴薄膜高频磁性的调控[D]. 马惠鸽.兰州大学 2019
[2]基于负磁晶各向异性CoIr软磁薄膜ECC介质的磁性研究[D]. 焦娟莹.兰州大学 2018
[3]三种Fe基磁性薄膜的磁畴结构、磁各向异性及其高频性质的研究[D]. 李金财.湘潭大学 2017
[4]c轴取向的hcp-CoIr软磁薄膜的溅射制备及微观磁畴结构研究[D]. 徐飞.兰州大学 2016
[5]条纹畴结构的磁性材料中转动各向异性的研究[D]. 周偲.兰州大学 2015
本文编号：3242967
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
晶粒尺寸与矫顽力之间的关系[50]
兰州大学硕士学位论文新型磁性材料微观磁性及穆斯堡尔谱研究11第二章理论基础2.1磁各向异性具有某种晶体结构的晶体是各向异性的。因此，磁性晶体的自由能取决于自发磁化矢量s相对于晶格轴的方向，这种各向异性称为磁晶各向异性[1]。非球形磁性体的静磁能量也取决于磁感应方向，这种各向异性称为形状各向异性[2]。在某些磁介质中，通过某些处理，可能会引起额外的磁各向异性，这种各向异性称为感应各向异性[3]。非晶态合金中的磁性原子具有随机分布的易磁化轴方向的磁各向异性，这种称为随机各向异性[4]。下面主要介绍磁晶各向异性与感生各向异性。2.1.1磁晶各向异性如图2-1所示，该图显示了在[100]，[110]和[001]轴方向上测量的四方Nd2Fe14B晶体的磁化曲线。可以看出沿着不同的晶轴方向，材料的磁化曲线是不一样的。在易磁化轴方向上需要的磁化能最小，而在难磁化轴上需要的磁化能是最大的。因此铁磁体中的磁晶各向异性能是通过表示不同晶轴方向上所需要的能量来描述的。通过增加外加磁场测量样品的静态磁化曲线，单位体积介质从退磁状态到饱和时的磁化功可以表示为：0sJW=HdJ(2-1)图2-1Nd2Fe14B不同晶轴方向的磁化曲线[1]
兰州大学硕士学位论文新型磁性材料微观磁性及穆斯堡尔谱研究16通常当薄膜的厚度减小到大约为畴壁宽度时，磁矢量在薄膜平面内随着位置的偏移而旋转的畴壁的能量变得小于布洛赫壁的能量。因此该畴壁被新的畴壁所取代，称为奈尔壁[16]。如图2-4所示为奈尔壁。与布洛赫壁不同的是，奈尔壁内的磁矩始终在薄膜平面内。如图2-5所示为根据有关公式[17]模拟的传统Fe-基或Co-基软磁薄膜仅有20-40nm之间的奈尔壁转变厚度[18,19]。2.3磁畴形貌及结构到目前为止已经观察到无数的磁畴结构[20-25]。磁畴结构比较复杂，并且在许多情况下非常复杂。结构不仅取决于固有的磁性，例如自发磁化，磁各向异性，磁致伸缩等[22]，而且还取决于物质的形状、尺寸和微观结构。比如晶粒尺寸及其分布，缺陷，内应力，杂质等[21]。图2-4奈尔壁[15]图2-5Fe-基或Co-基奈尔壁和布洛赫壁转变临界厚度
【参考文献】：
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[5]铁磁金属薄膜的高频性质[D]. 范小龙.兰州大学 2010
硕士论文
[1]交换耦合对条纹畴薄膜高频磁性的调控[D]. 马惠鸽.兰州大学 2019
[2]基于负磁晶各向异性CoIr软磁薄膜ECC介质的磁性研究[D]. 焦娟莹.兰州大学 2018
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[5]条纹畴结构的磁性材料中转动各向异性的研究[D]. 周偲.兰州大学 2015
本文编号：3242967
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