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第八章 磁电子学材料与器件 光电工程学院微电子教学部 冯世娟 fengs@cqupt.edu.cn 概述 磁性的米源 电荷的运动是一切磁现象的根源 电子轨道运动产生电子轨道磁矩 电子自旋产生电子自旋磁矩 原子核由于其自身的自转也具有核磁矩,但非常小 材料的磁性主要来源于电子的轨道磁矩和自旋磁矩。原子核的磁 矩很小,只有电子的几千分之一,通常可以略去不计。 2 83磁性的分类 物质磁性分类的原则 口A.是否有固有原子磁矩? 口B.是否有相互作用? C.是什么相互作用? 每一种材料至少表现 出其中一种磁性,这 物质磁性的分类 取决于材料的成分和 ¤抗磁性:没有固有原子磁矩 结构。 a顺磁性:有固有磁矩,没有相互作用 ¤铁磁性:有固有磁矩,直接交换相互作用 ¤反铁磁性:有固有磁矩,间接交换相互作用 ¤亚铁磁性:有固有磁矩,间接交换相互作用 3 83磁性的分类 1抗磁性 最基本特征是磁化率为负值且绝对值很小 显示抗磁性的物质在外磁场中产生的磁化强度和磁场反向,在不 均匀的磁场中被推冋磁场瑊小的方向,所以又称逆磁性。典型抗磁性 物质的磁化率是常数,不随温度、磁场而变化。少数抗磁性物质的磁 化率数值较大,且是温度和磁场的函数 典型抗磁性是轨道电子在外磁场中受到电磁作用而产生的,因而 所有物质都具有的一定的抗磁性,但只是在构成原子(离子)或分子 的磁距为零,不存在其它磁性的物质中,才会在外磁场中显示出这种 抗磁性。在外场中显示抗磁性的物质称作抗磁性物质。除了轨道电子 的抗磁性外,传导电子也具有一定的抗磁性。 83磁性的分类 2顺磁性 能沿外场磁化的物质,其磁化率为小的正数,为顺磁性物质。 最基本特征是磁化率为正值且数值很小,x=10-5-1 顺磁性物质的磁化率是温度的函数,一部分服从Cuie定律: : Curie常数 更多的服从 Curie-Weiss定律: T(K) en: Curie顺磁温度 5