交换耦合的纳米两相复合永磁材料的微磁学研究

作     者：周刚 

作者单位：四川师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵国平

授予年度：2007年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：交换耦合 纳米复合永磁材料 微磁学 磁化反转 

摘      要：纳米两相复合永磁体是一种由硬磁相和软磁相在纳米尺度内交换耦合而成的新型永磁材料,由于它结合了硬磁相的高矫顽力和软磁相的高饱和磁化强度而具有优异的磁性能。关于纳米复合永磁体的理论和实验研究,尤其矫顽力的研究是当今的热门课题。在本论文中,我们从Brown提出的微磁学出发,详细研究了取向和非取向的纳米两相磁性多层膜的磁化反转机制,并将这些结果推广到纳米晶复合永磁材料,归纳出了交换耦合的复合永磁材料的主导矫顽力机制。 取向的纳米两相磁性多层膜的磁化反转过程要经历三个过程:（Ι）反磁化畴壁的成核;（ΙΙ）反磁化畴壁的扩展;（ΙΙΙ）磁化矢量的完全翻转。随着软磁相厚度的增加,磁滞回线的形状逐渐地由矩形变为Z型形状,系统的矫顽力也变得越来越小,两相耦合逐渐由完全耦合发展为退耦合状态。同时,矫顽力的主导机制也从成核变为钉扎。 非取向的纳米两相磁性多层膜的磁化反转机制依赖于软磁层易轴与外磁场的之间的夹角β。β=90°时的磁化反转跟β=0°（取向）时的磁化反转类似,只是它的成核场要比β=0°时的成核场小,而钉扎场刚好相反。当0°β90°时,磁体在有限外磁场下不会被饱和,因而在反磁化过程中,不需要经历反磁化畴壁的成核,磁化反转只需要经历（ΙΙ）、（ΙΙΙ）两个阶段。 在考虑了纳米晶复合永磁材料软磁相磁晶各向异性的情况下,我们得到了纳米晶复合永磁材料的成核场的计算公式,并由此公式讨论了成核场随软磁相晶粒尺寸的变化情况及两相内禀磁参数对成核场的影响。 考虑到矫顽力机制开始由成核变为钉扎的临界尺寸比较小,我们提出复合永磁材料的主导矫顽力机制应当是钉扎而不是成核,这种钉扎有别于传统的成核和钉扎,它具有传统的成核和钉扎的双重特性。在本论文中,我们称之为自钉扎。这种成核和钉扎的二元性有助于解决长期以来对复合永磁体矫顽力机制的争论。