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高性能La-Co共替代M型永磁铁氧体的磁各向异性增强机理研究进展

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物理学报 2024年第12期73卷 35-59页

作者：刘若水王利晨俞翔孙洋何诗悦赵同云沈保根中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 中国科学院赣江创新研究院赣州341119 中国科学技术大学稀土学院合肥230026

自20世纪末以来,La-Co共替代的M型铁氧体备受关注,已成为高性能永磁铁氧体的基础材料.Co2+的未淬灭轨道矩被认为是增强铁氧体单轴各向异性的原因,但其微观作用机理尚未完全解释清楚.为了满足铁氧体材料日益增长的性能需求,理解其磁各向... 详细信息

自20世纪末以来,La-Co共替代的M型铁氧体备受关注,已成为高性能永磁铁氧体的基础材料.Co2+的未淬灭轨道矩被认为是增强铁氧体单轴各向异性的原因,但其微观作用机理尚未完全解释清楚.为了满足铁氧体材料日益增长的性能需求,理解其磁各向异性增强机理至关重要,并寻求从根源上的提升、低成本和高效的方法,以制定开发高性能产品的指导原则.本文综述了一系列研究工作,旨在确定Co离子在晶格中的取代位置,这是增强磁各向异性的关键.这些研究为进一步提高永磁铁氧体的磁性能提供了重要的材料设计参考.

关键词：永磁铁氧体 La-Co 共替代磁晶各向异性 Co 占位

柔性衬底提供的机械应变对非晶SmCo薄膜磁性的调控

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 345-349页

作者：梁文会王雨桐苏鉴章明胡凤霞张健刘艳丽任瀚洋王晶沈保根清华大学物理系北京100084 清华大学量子信息前沿科学中心北京100084 中国科学院物理研究所北京100190 中国科学院大学物理科学学院北京100190 松山湖材料实验室广东东莞523808 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 内蒙古科技大学理学院内蒙古包头014010

将非晶SmCo薄膜沉积在弯曲的柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上,薄膜厚度范围为10~150nm。薄膜沉积结束后,当PET衬底从凹/凸变平时,非晶SmCo薄膜受到拉伸/压缩应变。结果表明,应变既可以调控SmCo/PET的剩余磁化强度,也可以调控其磁... 详细信息

将非晶SmCo薄膜沉积在弯曲的柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上,薄膜厚度范围为10~150nm。薄膜沉积结束后,当PET衬底从凹/凸变平时,非晶SmCo薄膜受到拉伸/压缩应变。结果表明,应变既可以调控SmCo/PET的剩余磁化强度,也可以调控其磁滞回线的方形度。与压缩应变相比,拉伸应变对非晶SmCo磁性的调控幅度更大。非晶SmCo薄膜的磁性之所以能够被柔性衬底提供的机械应变所调控是因为非晶SmCo薄膜具有负磁致伸缩特性。当负磁致伸缩效应发生时,拉伸应变会阻碍非晶SmCo薄膜的磁化过程,而压缩应变则会促进非晶SmCo薄膜的磁化过程。非晶SmCo/PET在开发柔性自旋电子器件和柔性微纳电子器件方面具有巨大潜力。

关键词：非晶SmCo薄膜柔性衬底应变磁性

Influences of divalent ion substitution on the magnetic and dielectric properties of W-type barium ferrite

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Chinese Physics B 2024年第6期33卷 480-486页

作者：何诗悦刘若水刘煦婕叶先平王利晨沈保根 School of Rare Earths University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China Ganjiang Innovation Academy Chinese Academy of SciencesGanzhou 341119China Ningbo Institute of Materials Technology&Engineering Chinese Academy of SciencesNingbo 315201China Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics Institute of PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China

Saturation magnetization,magneto-crystalline anisotropy field,and dielectric properties are closely related to microwave devices applied at different frequencies.For regulating the magnetic and dielectric properties of W-type barium ferrites,single-phase BaMe_(2)Fe_(16)O_(27)(Me=Fe,Mn,Zn,Ni,Co) with different Me ions were synthesized by the high-temperature solid-state method.The saturation magnetization(Ms) range from 47.77 emu/g to 95.34 emu/g and the magnetic anisotropy field(H_a) range from 10700.60 Oe(1 Oe=79.5775 A·m^(-1)) to 13739.57 Oe,depending on the type of cation substitution in the hexagonal lattice.The dielectric permittivity and dielectric loss decrease with increasing frequency of the AC electric field in the low-frequency region,while they almost remain constant in the high-frequency region.The charac teristics of easy regulation and preparation make it a potential candidate for use in microwave device applications.

关键词： W-type hexaferrite Raman spectra magnetic properties dielectric properties

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相变调控、磁热效应和反常热膨胀

物理学报 2023年第23期72卷 250-272页

作者：林源胡凤霞沈保根中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室北京100190 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 中国科学院大学物理科学学院北京100049 松山湖材料实验室东莞523808

相变作为广泛存在于自然界中的一种现象很早就受到了广泛的关注,并且已经被应用于相变制冷、相变存储、相变储能和负热膨胀等领域中.基于磁热、电热和机械热效应不断发展起来的固态制冷技术具有环保、高效、低噪声和易小型化等优点,被... 详细信息

相变作为广泛存在于自然界中的一种现象很早就受到了广泛的关注,并且已经被应用于相变制冷、相变存储、相变储能和负热膨胀等领域中.基于磁热、电热和机械热效应不断发展起来的固态制冷技术具有环保、高效、低噪声和易小型化等优点,被视为替代汽压缩制冷的新型制冷技术.其中,磁热效应是研究历史最悠久的一种.然而,单磁场驱动磁热效应的诸多不足限制了其固态制冷应用,如热效应幅度不够高、滞后损耗大、制冷温跨窄等,因此多场调控和多卡效应应运而生.本文主要介绍笔者团队近期开展的多场调控磁热效应、以及磁热材料的反常热膨胀行为的研究.

关键词：相变调控磁热效应耦合热效应反常热膨胀

加强稀土战略研究,主动宣传中国稀土产业对全球可持续发展的贡献

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科技导报 2022年第8期40卷 1-2页

作者：沈保根中国科学院物理研究所赣州341119 中国科学院、发展中国家科学院中国科学院赣江创新研究院

2019年5月,习近平总书记在江西赣州考察时强调:“稀土是重要的战略资源,也是不可再生资源。要加大科技创新工作力度,不断提高开发利用的技术水平,延伸产业链,提高附加值,加强项目环境保护,实现绿色发展、可持续发展。”总书记的重要指示... 详细信息

2019年5月,习近平总书记在江西赣州考察时强调:“稀土是重要的战略资源,也是不可再生资源。要加大科技创新工作力度,不断提高开发利用的技术水平,延伸产业链,提高附加值,加强项目环境保护,实现绿色发展、可持续发展。”总书记的重要指示,为我国稀土产业的高质量发展指明了方向。

关键词：稀土产业不可再生资源技术水平全球可持续发展延伸产业链江西赣州环境保护开发利用

非晶Nd_6Fe_(81)B_(13)合金的晶化和磁性

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金属学报 1990年第5期26卷 B326-B330页

作者：顾本喜翟宏如沈保根南京大学物理系中国科学院物理研究所

本文研究了非晶Nd_6Fe_(81)B_(13)合金的磁性和晶化及其对样品结构和磁性的影响。讨论了非晶样品的低温磁性和Nd对昌化温度和Curie温度的影响。在873K退火的样品中得到一个新相。

关键词：非晶态合金晶化磁性结构

快淬(Er_(l-x)Sm_x)_2Fe_(17)C_y化合物的结构与磁性

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物理学报 1993年第6期42卷 999-1005页

作者：沈保根孔麟书曹蕾中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室北京100080

用快速急冷方法制备了(Er_(1-x)Sm_x)_2Fe_(17)C_y(x≤0.8,1.5≤y≤2.5)化合物,它们具有菱方Th_2Zn_(17)型结构,并且在高温是稳定的。与相应的不含C的(Er_(1-x)Sm_x)_2Fe_(17)化合物比较,当C含量y=2.5时,引起单胞体积增加～6.3％,居里温度增加约330—360K,并使室温饱和磁化强度显著提高。当y≥1.5时,含Sm样品在室温时均显示出轴各向异性,(Er_(0.2)Sm_(0.8)_2Fe_(17)C_(1.5)化合物的室温各向异性场H_α=8T。

关键词：金属间化合物各向异性磁性快淬

Mn_5Ge_(2.7)M_(0.3)(M=Ga,Al,Sn)化合物的磁性和磁熵变

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物理学报 2005年第12期54卷 5884-5889页

作者：刘喜斌沈保根中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室北京100080 中国人民武装警察部队学院基础部廊坊065000

研究了Mn5Ge2.7M0.3(M=Ga,Al,Sn)化合物的磁性和磁熵变.x射线衍射实验表明,研究的化合物均呈六角Mn5Si3型结构.三种原子对Ge原子的替代,使得平均Mn原子磁矩下降,但居里温度没有明显的变化.由于磁矩的降低,导致磁熵变值的下降,在磁场变化... 详细信息

研究了Mn5Ge2.7M0.3(M=Ga,Al,Sn)化合物的磁性和磁熵变.x射线衍射实验表明,研究的化合物均呈六角Mn5Si3型结构.三种原子对Ge原子的替代,使得平均Mn原子磁矩下降,但居里温度没有明显的变化.由于磁矩的降低,导致磁熵变值的下降,在磁场变化为4.0×106A.m-1时,对应于M=Ga,Al和Sn的样品,最大磁熵变值ΔSmMax分别为6.1,6.3和5.3J.kg-1K-1,但磁熵变峰值的半高宽ΔTFWHM有所增加.另外,Mn5Ge2.7M0.3(M=Ga,Al,Sn)化合物在高于居里温度的Arrott曲线上出现了一个不连续点,即样品在一定温度下的顺磁磁化率在某一临界磁场下发生了突变,临界磁场与温度几乎呈正比关系.这可能是由于样品在加一定磁场时3d带的费米能级发生了变化,使得有效电子数的减少所致.

关键词：居里温度平均Mn原子磁矩磁熵变 Arrott图

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纳米FeAl合金的磁共振谱分析

物理学报 1999年第3期48卷 527-532页

作者：侯碧辉睢云霞韩世莹易俗沈保根中国科学技术大学物理系南京大学固体微结构物理国家重点实验室中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室

在与晶粒组元相当的包裹纳米ＦｅＡｌ晶粒的无序界面或／和表面组元中，存在ＦｅＡｌＦｅ电子的超交换作用或／和ＦｅＦｅ交换作用，使多晶ＦｅＡｌ合金因晶粒纳米化出现非磁性—磁性转变．Ｘ波段（频率为９４８ＧＨｚ）的电子... 详细信息

在与晶粒组元相当的包裹纳米ＦｅＡｌ晶粒的无序界面或／和表面组元中，存在ＦｅＡｌＦｅ电子的超交换作用或／和ＦｅＦｅ交换作用，使多晶ＦｅＡｌ合金因晶粒纳米化出现非磁性—磁性转变．Ｘ波段（频率为９４８ＧＨｚ）的电子自旋共振（ＥＳＲ）实验表明多晶ＦｅＡｌ合金没有磁共振信号．纳米晶样品的铁磁共振（ＦＭＲ）信号是一个线宽ΔＨｐｐ为８×１０４Ａ／ｍ以上的宽峰．还观测到纳米晶体样品中Ｆｅ２＋离子的ＥＳＲ精细结构双峰，两峰间隔为１３１６×１０５Ａ／ｍ，每个峰的线宽ΔＨｐｐ小于８００Ａ／ｍ．顺磁性Ｆｅ２＋离子的组态为３ｄ５４ｓ１，自旋Ｓ＝１，其零磁场劈裂Ｄ为２４４８ＧＨｚ（或１０１２×１０－６ｅＶ）．顺磁性Ｆｅ２＋的ＥＳＲ双峰叠加在铁磁性的ＦＭＲ宽峰上形成ＦＭＲ谱线上的两个类似共振奇点的尖峰．

关键词：纳米铁铝合金磁共振谱分析