Bài giảng Vật lí chất rắn - Chương 6: Tính chất từ của vật liệu - Phạm Đỗ Chung

Nội dung text: Bài giảng Vật lí chất rắn - Chương 6: Tính chất từ của vật liệu - Phạm Đỗ Chung

1. VẬT LÍ CHẤT RẮN Phạm Đỗ Chung Bộ môn Vật lí chất rắn – Điện tử Khoa Vật lí, ĐH Sư Phạm Hà Nội 136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
2. Chương 6 Tính chất từ của vật liệu 1. Moment từ của electron 2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund 3. Phân loại vật liệu từ 4. Nghịch từ 5. Thuận từ 6. Sắt từ 7. Cấu trúc domain và sự từ hoá của vật liệu PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 2
3. Tính chất từ của vật liệu PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 3
4. 1. Moment từ của electron PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 4
5. 1. Moment từ của electron PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 5
6. 2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 6
7. 2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 7
8. 2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 8
9. 2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund Giá trị của L, S và J thay đổi theo số electron trong phân lớp 4f PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 9
10. 2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund Hiệu ứng tương quan và tương tác spin quỹ đạo PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 10
11. 2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund - H s2 S J s1 Jz L l2 l1 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 11
12. 2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund Quy tắc Hund PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 12
13. 2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 13
14. 2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund Giá trị của L, S và J thay đổi theo số electron trong phân lớp 4f PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 14
15. 3. Phân loại vật liệu từ • Moment từ của vật liệu � = �(�+�) � = 4π. 10 H/� �: Cường độ từ trường ngoài �: Moment từ của vật liệu �: Từ trường tổng hợp (cảm ứng từ) • Chân không: � = 0, � = • Trong môi trường:� = �� � là độ cảm từ của vật liệu* (không thứ nguyên) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 15
16. UNITS FOR MAGNETIC PROPERTIES Conversion Quantity Symbol Gaussian & cgs emu a factor, C b SI & rationalized mks C Magnetic flux density, B gauss (0) d 10-4 tesla (T), Wb/m2 magnetic induction Magnetic flux maxwell (Mx), G·cm2 weber (Wb), volt second (V·s) Magnetic potential difference, U,F gilbert (Gb) 10/477 ampere (A) force Magnetic field strength, H oersted (Oe),e Gb/cm A/m! ,magnetizing force (Volume) magnetization g M emu/cm3 h A/m (Volume) magnetization 477M G A/m Magnetic polarization, 1,1 emu/cm3 477 X 10-4 T, Wb/m2i intensity of magnetization 1 A.m 2/kg (Mass) magnetization (F, M emu/g 477 X 10-7 Wb·m/kg 3 2 Magnetic moment m emu, erg/G 10- A.m , joule per tesla (l/T) Magnetic dipole moment j emu, erg/G 477 X 10- 10 Wb·m' dimensionless (V01ume) susceptibility dimensionless, emu/cm3 henry per meter (H/m), Wb/(A.m) X 3 3 3 477 10- m /kg (Mass) susceptibility Xp, K cm /g, emu/g p (477)2 X 10-10 H.m2/kg 6 3 3 477 X 10- m /mol (Molar) susceptibility Xmo}, K mo] cm /mol, emu/mol (477)2 X 10- l3 H·m2/mol 7 Permeability 1J- dimensionless 477 X 10- H/m, Wb/(A·m) Relative permeability j 1J-r not defined dimensionless (Volume) energy density, W erg/cm3 10- l J/m3 energy product k Demagnetization factor D,N dimensionless 1/477 dimensionless a. Gaussian units and cgs emu are the same for magnetic properties. The defining relation is B =H+477M. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020b. Multiply a number in Gaussian units by C to convert it to SI (e.g., 1GX10-4 T/G = 10-4 T). 16 c. SI (Systeme International d'Unites) has been adopted by the National Bureau of Standards. Where two conversion factors are given, the upper one is recognized under, or consistent with, SI and is based on the definition B = 1J-o(H +M), where 1J-o = 477 X 10-7 H/m. The lower one is not recognized under SI and is based on the definition B =1J-oll +J, where the symbol I is often used in place of J. d. 1gauss = 105 gamma (1'). e. Both oersted and gauss are expressed as em-1I2.g1l2.S-1 in terms of base units. /. A/m was often expressed as "ampere-turn per meter" when used for magnetic field strength. g. Magnetic moment per unit volume. h. The designation "emu" is not a unit. i. Recognized under SI, even though based on the definition B = 1J-oll +J. See footnote c. j. 1J-r = 1J-/1J-o = 1+X, all in SI. 1J-r is equal to Gaussian 1J-. 3 3 k. B·H and 1J-oM·H have SI units J/m ; M·H and B·H/477 have Gaussian units erg/cm . R. B. Goldfarb and F. R. Fickett, U.S. of Commerce, National Bureau of Standards, Boulder, Colorado 80303, March 1985 NBS Special Publication 696 For sale by the Superintendent of Documents, U.S. Government Printing Office, Washington, DC 20402
17. 3. Phân loại vật liệu từ • Moment từ của vật liệu ∑ � = =�⃗ • Với �⃗ là moment từ của nguyên tử • Moment từ � của vật liệu phụ thuộc vào độ lớn của �⃗ và sự sắp xếp của các moment từ nguyên tử trong vật liệu. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 17
18. 3. Phân loại vật liệu từ PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 18