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1 第 8章 磁 性 材 料 2 8.1 材 料 的 磁 性 磁 性 材 料 和 磁 化 率 ： 磁 性 材 料 分 类u 按 导 电 性 差 异 ,可 分 为 ： 金 属 和 铁 氧 体 磁 性 材 料 ；u 按 磁 性 能 差 异 ， 可 分 为 ： 软 磁 、 永 磁 、 旋 磁 、 压 磁 以 及 磁 光 材料 等 ； u 按 磁 化 率 大 小 和 符 号 ， 可 分 为 抗 磁 性 材 料 、 顺 磁 性 材 料 和 铁 磁性 材 料 。8.1.1 抗 磁 性 和 顺 磁 性 抗 磁 性 0且 绝 对 值 很 小 ， 惰 性 气 体 ， 许 多 有 机 化 合 物 ， 部 分 金 属（ Bi， Zn， Ag等 ） 和 非 金 属p HM 3 顺 磁 性 0且 绝 对 值 很 小 ， 居 里 定 律 居 里 -外 斯 定 律 顺 磁 材 料 典 型 的 有 稀 土 金 属 和 铁 族 元 素 的 盐 类8.1.2 铁 磁 性 、 反 铁 磁 性 和 亚 铁 磁 性 铁 磁 性n 有 一 类 材 料 在 一 定 温 度 下 ， 只 要 很 小 的 外 加 磁 场 就 能 被 磁 化 到 饱和 ， 其 磁 化 大 率 大 于 零 ， 数 值 为 10 10 6数 量 级 ， M与 H的 关 系 是非 线 性 的 函 数 关 系 ， 反 复 磁 化 时 出 现 磁 滞 现 象 ；n 原 子 磁 矩 来 源 于 电 子 自 旋 磁 矩 （ S） 和 轨 道 磁 矩 （ L） ；n 自 发 磁 化 和 磁 畴n 铁 磁 性 材 料 和 顺 磁 性 材 料 的 区 别 ： 有 无 自 发 磁 化 现 象 ；n 铁 磁 性 元 素 不 多 ， 但 具 有 铁 磁 性 的 合 金 和 化 合 物 很 多 。p TTC Pp TCp 4 反 铁 磁 性n 另 一 类 材 料 ， 当 T TN时 ， 磁 化 率 与 温 度 的 关 系 遵 从 居 里 -外 斯 定 律 （ Tp通 常 小于 零 ） ， 当 T TN时 ， 磁 化 率 不 是 继 续 增 大 ， 而 是 减 小 ， 并 在 TN处 出 现 极 大 值 ， TN称 为 奈 尔 温 度 ， 这 类 磁 性 称 为 反 铁 磁 性 ；n 内 部 离 子 之 间 存 在 交 换 相 互 作 用 ， 只 是 不 同 次 晶 格 的 离 子 磁 矩 反 平 行 排 列 ， 且大 小 相 等 ；n 反 铁 磁 性 材 料 主 要 有 过 渡 金 属 元 素 的 盐 类 及 化 合 物 。 亚 铁 磁 性 反 铁 磁 外 材 料 中 的 次 晶 格 磁 矩 相 互 抵 消 。 如 果 次 晶 格 磁 矩 虽 然 反 平 行 排 列 ， 但大 小 不 同 ， 从 而 出 现 未 被 抵 消 的 净 磁 矩 ， 其 宏 观 磁 性 跟 铁 磁 性 相 同 ， 这 类 磁 性称 为 亚 铁 磁 性 磁 化 率 约 在 10 0 104数 量 级 ， 铁 氧 体 是 典 型 的 亚 铁 磁 性 材 料 ； 超 交 换 相 互 作 用 抗 磁 性 、 顺 磁 性 和 反 铁 磁 性 属 于 弱 磁 性 范 畴 ， 铁 磁 性 和 亚 铁 磁 性 属 于 强 磁 性 范畴 。 5 n 8.1.3 磁 性 材 料 的 磁 化 曲 线 和 磁 滞 回 线 磁 化 曲 线 (B-H或 M-H曲 线 ） 6 磁 滞 回 线n 剩 余 磁 化 强 度 Mr和 剩 余 磁 感 应 强 度 Brn 内 禀 矫 顽 力 MHC和 感 应 强 度 矫 顽 力 BHC MHC BHCn 矫 顽 力 表 征 材 料 磁 化 后 保 持 磁 化 状 态 的 能 力n 按 BHC的 大 小 ， 材 料 分 为 ： 软 磁 材 料 BHC 8 10 8 102 Am-1 永 磁 材 料 BHC 8 103 8 105 Am-1 半 永 磁 材 料 BHC介 于 软 、 永 磁 材 料 之 间 7 8.2 软 磁 材 料8.2.1 软 磁 材 料 的 特 性n 软 磁 材 料 的 磁 滞 回 线 窄 而 长 ， 起 始 磁 导 率 i高 ， 矫 顽 力 Hc小 ， 既 容易 获 得 也 容 易 失 去 磁 性 ， 是 极 其 重 要 的 一 类 磁 性 材 料 。n 分 类 ： 按 电 阻 率 的 不 同 ， 可 分 为 金 属 软 磁 材 料 （ 主 要 用 于 频 率 较 低 的 场 合 ） 铁 氧 体 软 磁 材 料 （ 主 要 用 于 频 率 较 高 的 场 合 ） n 衡 量 软 磁 材 料 性 能 优 劣 的 主 要 参 数1. 起 始 磁 导 率 (i) ， 其 中 表 征 储 能 特 性 ， 表 征 能 量 损 耗 特 性 材 料 的 i越 高 ， 在 相 同 电 感 量 要 求 下 ， 器 件 体 积 可 以 越 小 ， 线 圈 匝数 也 可 减 小 ， 并 越 有 利 于 减 小 漏 磁 。 j 8 n 2. 磁 损 耗n 产 生 原 因 :软 磁 材 料 在 弱 交 变 磁 场 ， 一 方 面 会 受 磁 化 而 储 能 ， 另 一 方 面由 于 各 种 原 因 造 成 B落 后 于 H而 产 生 损 耗 ， 即 材 料 从 交 变 磁 场 中 吸 收 能量 并 以 热 能 形 式 耗 散 .n 定 义 来 表 征 ， 还 常 用 比 损 耗 系 数 来 表 征 在 低 频 弱 场 下 ， ， 所 以 n 交 变 磁 场 中 软 磁 材 料 的 损 耗 主 要 来 自 三 方 面 ： 磁 滞 损 耗 (tanh)， 涡 流损 耗 (tane)和 剩 余 损 耗 (tanr)， 总 损 耗 为 ： tan che tantantantan tan i Qii 1tantan 9 3. 磁 导 率 的 温 度 稳 定 性n 磁 导 率 的 温 度 系 数 n 实 际 应 用 中 ， 常 用 比 温 度 系 数 来 表 征4. 磁 导 率 的 减 落n 软 磁 材 料 尤 其 是 铁 氧 体 软 磁 材 料 在 受 到 外 加 的 电 、 磁 、 光 、 热 和 机 械 等冲 击 后 畴 壁 易 于 移 动 ， 表 现 出 较 高 的 磁 导 率 。 当 冲 击 停 止 后 一 段 时 间内 ， 离 子 或 空 位 在 自 发 磁 化 的 影 响 下 将 逐 渐 向 低 能 态 的 稳 定 状 态 迁 移 ，从 而 导 致 磁 导 率 下 降 。 这 种 磁 导 率 随 时 间 的 减 落 是 一 种 可 逆 变 化 。 n 磁 导 率 的 表 征 减 落 D 减 落 系 数 d 减 落 因 子 DF )()( 1Crefref ref i 1 21D ttDd 12lg 1dDF 10 5. 磁 老 化n 由 于 材 料 结 构 的 变 化 而 引 起 的 不 可 逆 变 化 ；n 磁 老 化 系 数n 磁 老 化 系 数 的 大 小 与 材 料 的 值 和 制 造 工 艺 有 关6. 截 止 频 率 n 软 滋 材 料 畴 壁 共 振 及 自 然 共 振 的 影 响 ， 使 软 磁 材 料 的 值 降 为起 始 值 的 一 半 且 达 到 峰 值 时 的 频 率 ， 称 为 截 止 频 率 fr 它 与材 料 的 组 成 和 显 微 结 构 有 关 。 1 21Ia 11 8.2.2 铁 氧 体 软 磁 材 料1. 晶 体 结 构 与 金 属 离 子 的 分 布n 铁 氧 体 是 铁 和 其 他 一 种 或 多 种 适 当 的 金 属 元 素 的 复 合 氧 化 物 ， 其 磁 性 属于 亚 铁 磁 性 ；n 磁 性 来 源 于 被 氧 离 子 所 分 隔 的 磁 性 金 属 离 子 间 的 超 交 换 相 互 作 用 ， 它 使处 于 不 同 晶 格 位 置 上 的 金 属 离 子 磁 矩 反 向 排 列 ， 磁 矩 不 相 等 时 ， 表 现 出强 磁 性 ； n 铁 氧 体 的 晶 体 结 构 类 型n 尖 晶 石 型 AFe2O4， 主 要 有 NiZn和 MnZn， 主 要 作 为 软 磁 材 料 。n 磁 铅 石 型 MFe12O19， M2+： 二 价 金 属 离 子 ， 主 要 有 BaFe12O19 和 SrFe12O19， 主 要 作 为 永 磁 材 料 。n 石 榴 石 型 R3Fe5O12， R3+： 三 价 稀 土 金 属 离 子 ， 主 要 作 为 旋 磁 材 料 。 12甲 n 尖 晶 石 型 铁 氧 体n 分 子 式 ： MeFe2O4， 其 中 Me为 二 价 金 属 离 子 ， Fe3 可 部 分 被 Al3 或Cr3+取 代n AB2O4晶 体 结 构 A位 置 金 属 离 子 B位 置 金 属 离 子O2- 位 置 尖 晶 石 晶 胞 的 部 分 结 构 示 意 图甲甲甲乙 乙乙乙 13 氧 离 子 密 堆 积 中 的 A， B位 置A位 四 面 体 B位 八 面 体O2- A位 金 属 离 子 B位 金 属 离 子 14 点 阵 常 数 a及 氧 参 数 u 点 阵 常 数 a:u 单 位 晶 胞 (8个 子 晶 格 )的 棱 边 长 ;u 理 想 尖 晶 石 结 构 : ， ro (氧 离 子 半 径 )； ro=1.32。 理 论 ： a= 7.5; 实 际 : a = 8.0 8.9 注 :点 阵 常 数 为 判 定 物 相 的 一 个 重 要 参 数 ， 可 通 过 X射 线 衍 射 测 a 值 。 点 阵 常 数还 可 用 作 求 尖 晶 石 理 论 密 度 ： d = 8M / N oa3 ( M： 分 子 量 ； N0: 阿 佛 加 德罗 常 数 ） 氧 参 数 u：n O2-离 它 最 近 子 晶 格 面 的 距 离 ， 单 位 为 a， 用 u表 示 ；n 它 是 描 写 尖 晶 石 铁 氧 体 中 O2-真 实 位 置 的 一 个 参 数 。 理 论 时 : = 0.375a ;实 际 : = 0.379 0.385a roa 24 15 n 实 际 尖 晶 石 铁 氧 体 常 为 多 元 铁 氧 体 ， 分 子 式 可 表 示 为 ：组 成 遵 循 电 中 性 原 则 ： x(nA)+y(nB)+z(nc)+=8 当 x+y+z+=3， 形 成 正 分 化 合 物 当 x+y+z+ 3， 电 性 显 示 为 P型 当 x+y+z+ 3， 电 性 显 示 为 N型对 于 尖 晶 石 铁 氧 体 ： 分 子 式 MeFe2O4 分 布 式 : (MexFe1-x)Me1-xFe1+xO4 ， 其 中（ ） 内 的 离 子 占 A位 ， 内 的 离 子 占 B位 x=1： (Me 2+)Fe23+O4 -正 尖 晶 石 x=0： (Fe3+)Me2+Fe3+O4 -反 型 尖 晶 石 0 x.按 特 喜 位 分 布 ， 有 B位 趋 势 的 先 占 B位 ,把 趋 势 弱 的 赶 入 A位 金 属 离 子 占 位 的 倾 向 性 ： Zn2+,Cd2+, Mn2+,Fe3+, V5+,Co2+, Fe2+ ,Cu+1, Mg2+ ,Li+1, Al3+, Cu2+, Mn 3+ ,Ti4+,Ni2+,Cr3 + 两 种 以 上 金 属 离 子 的 复 合 铁 氧 体 ， 按 特 喜 位 分 布 ； 趋 势 差 不 多 时 ， 按A、 B均 出 现 。 同 时 特 喜 占 A位 或 B位 的 金 属 离 子 进 行 置 换 可 在 很 大 程度 上 改 变 金 属 离 子 的 原 来 分 布 2.考 虑 轨 道 磁 矩 淬 灭 及 离 子 价 变 化 情 况 ; 3.受 温 度 影 响 ; 占 A位 趋 向 性 增 强占 B位 趋 向 性 增 强 21 22 n 多 元 铁 氧 体 的 分 子 磁 距 含 Zn2+ 的 多 元 铁 氧 体(Zn2+xFe3+1-x)Ni2+1-xFe3+1+xO4 - Zn2+占 A位 , nZn2+ = 0; 0K时 , nB= 10 x+2.3(1-x) = 7.7x+2.3 23 含 Al3+ 的 多 元 铁 氧 体(Fe3+) Ni2+Fe3+1-xAl3+x O4 -Al3+占 B位 , 0K时 , nB = 2.3 5x; 一 般 x , nB ,可 能 出现 成 分 补 偿 点 . 24 单 位 体 积 饱 和 磁 化 强 度 MS 式 中 n B为 分 子 的 磁 矩 数 ； M为 分 子 量 ; d x: 为 X射 线 密 度 ; S为 比饱 和 磁 化 强 度 。 )(5585 mA 1 dndM xBxSs M 25 n 制 备 一 种 高 频 Ni-Zn铁 氧 体 软 磁 材 料 ， 其 基 本 配 方 为 ： Fe2O3=50mol%，NiO=22 mol%， CoO=6mol%， ZnO= 22mol%。 请 计 算 及 分 析 ： 写 出 该 材 料 的 化 学 分 子 式 与 占 位 结 构 分 布 式 各 组 分 的 质 量 分 数 ； 计 算 0K时 的 比 饱 和 磁 化 强 度 s； 注 ： 分 子 量 ： Fe2O3=159.7, NiO=74.7 CoO=75, ZnO=81.4离 子 磁 矩 ：Co2+=3.7B, Ni2+=2.3B, Fe3+=5B, Fe2+=4B解 ： 设 化 学 式 为 ： ZnNiCoFe2O4 则 + + = 1 : : = 0.22 : 0.22 : 0.06 =0.44 =0.44 =0.12 化 学 式 ： Zn 0.44Ni0.44Co0.12Fe2O4 占 位 结 构 分 布 式 :（ Zn2+0.44Fe 3+0.56） Ni 2+0.44Co 2+0.12Fe 3+1.44O4 26 n 各 组 分 的 质 量 分 数 Fe2O3 wt.%=67.27% NiO wt.%=13.85% CoO wt.%=3.79% ZnO wt.%=15.09%n 0K时 的 比 饱 和 磁 化 强 度 s 分 子 磁 矩 nB=(2.3 0.44) (3.7 0.12) (5 1.44)(5 0.56)=1.012 0.444 7.2 2.8 =5.856 ( B) ).(78.13737.237 856.555855585 kgAm 12 MS nB 27 饱 和 磁 化 强 度 与 温 度 的 关 系 分 子 场 理 论 近 似 地 推 广 到 亚 铁 磁 性 ； 有 效 分 子 场 系 数 ： 尖 晶 石 型 铁 氧 体 的 三 种 不 同 类 型 的 Ms T曲 线)(MMW ABA )(MMW BAB 28 TMMB0 MBMs TMAMA0 MMB0f fTMA MBMs MsMB MA TMQ型 曲 线 N型 曲 线 P型 曲 线铁 氧 体 不 同 类 型 的 Ms T曲 线n f 高 低 取 决 于 超 交 换 相 互 作 用 的 强 弱 ；n 影 响 f 高 低 因 素 有 ： 磁 性 离 子 与 氧 离 子 间 的 距 离 和 夹 角 ； 磁 性 离 子 对 键 数 目 ； 磁 性 离 子 种 类 。 f 29 232221223222321222110 )( KKKEK 3 尖 晶 石 铁 氧 体 的 磁 晶 各 向 异 性 及 磁 致 伸 缩 磁 晶 各 向 异 性n 磁 化 的 难 易 程 度 与 晶 体 对 称 性 相 关 的 现 象 。n 磁 晶 各 向 异 性 能 （ Ek)对 于 立 方 晶 系 尖 晶 石 型 铁 氧 体 ：其 中 是 i 磁 化 矢 量 与 i晶 轴 夹 角 的 方 向 余 弦 ； Ki 是 磁 晶 各 向 异 性 常 数 。忽 略 常 数 项 和 高 次 项 后 ，当 K 1 0时 ， 100为 易 磁 化 方 向 ； 当 K1 0时 ， 111为 易 磁 化 方 向 ； )( 2322232122211 KEK 30 n 产 生 磁 晶 各 向 异 性 的 原 因n 原 子 核 与 电 子 的 相 对 运 动 所 产 生 的 磁 场 ， 迫 使 电 子 自 旋 倾 向 于 取 垂 直 于 电子 运 动 轨 道 平 面 的 方 向 ；n 当 离 子 处 于 晶 体 场 中 时 ， 晶 体 电 场 又 将 电 子 的 轨 道 运 动 约 束 在 一 定 的 方 向 ；n 这 种 自 旋 -轨 道 -晶 体 场 联 合 作 用 ， 导 致 离 子 的 磁 矩 相 对 于 晶 轴 的 取 向 具 有不 同 的 能 量 ， 其 宏 观 表 现 就 是 磁 晶 各 向 异 性 。 磁 致 伸 缩n 磁 性 物 体 磁 化 状 态 的 改 变 引 起 其 形 状 、 尺 寸 改 变 的 现 象 ；n 饱 和 磁 致 伸 缩 系 数 s， 其 数 量 级 约 为 10 5 10 6， 对 于 立 方 晶 系 式 中 ， 100 、 111分 别 为 沿 着 立 方 体 晶 轴 100和 111方 向 的 磁 致伸 缩 系 数 ； i 与 i分 别 表 示 饱 和 磁 化 方 向 与 测 量 磁 致 伸 缩 方 向 相 对 于三 个 晶 轴 的 方 向 余 弦 。 )(3)31(23 131332322121111232322222121100 S 31 n 当 100 =111 =S0时 ， 并 假 设 测 量 方 向 和 磁 化 方 向 的 夹 角 为 ，n 对 于 多 晶 体 ， 当 0时 ，n 应 力 能 为 ： 式 中 ， 为 磁 化 方 向 与 应 力 方 向 之 间 的 夹 角n 磁 致 伸 缩 的 微 观 物 理 本 质 : 由 于 晶 格 中 离 子 的 电 子 云 为 非 球 面 对 称 ， 当 自 旋 方 向 改 变 时 ， 自 旋 -轨道 的 耦 合 ， 电 子 云 的 状 态 将 随 之 变 化 ， 因 此 ， 离 子 间 的 作 用 力 在 晶 格 的 不同 方 向 发 生 变 化 ， 有 的 变 强 ， 有 的 变 弱 ， 结 果 引 起 晶 格 形 变 ， 对 整 个 晶 格而 言 ， 则 表 现 出 伸 长 或 缩 短 。 )31(23 cos20 Ss 532 1111000 SS sin223 SE 32 4 尖 晶 石 铁 氧 体 的 电 特 性n 绝 大 多 数 铁 氧 体 的 导 电 特 性 属 于 半 导 体 类 型 ；n 电 阻 率 其 中 ， E称 为 激 活 能 ， 代 表 电 子 从 一 个 离 子 跃 迁 到 相 邻 离 子 上 所 需 的 能 量 ； P 为 温 度 T时 的 电 阻 率 。n 在 各 种 尖 晶 石 铁 氧 体 中 ， Fe3O4电 阻 率 最 低 ；n 尖 晶 石 铁 氧 体 的 介 电 常 数 随 组 成 离 子 的 浓 度 而 改 变 ， 随 应 用 频 率 的 升 高 而 产 生 剧 烈 频 散 。 )(exp TkE 33 5. 软 磁 铁 氧 体 材 料 的 性 能 参 数 及 改 善 途 径 起 始 磁 导 率 in 跟 饱 和 磁 化 强 度 Ms、 磁 晶 各 向 异 性 常 数 Kl以 及 磁 伸 缩 系 数 s等密 切 相 关 ， 可 以 表 示 为 ：n 要 得 到 高 i低 Hc的 软 磁 铁 氧 体 的 途 径 ： 提 高 Ms值 ； 降 低 Kl、 s和 值 ； 减 小 另 相 ， 提 高 密 度 ， 增 大 晶 粒 尺 寸 。 SSi K M231 2 34 磁 谱 磁 导 率 的 频率 稳 定 性n 磁 谱 ： 在 交 变 磁 场 作用 下 ， 软 软 磁 材 料 的磁 导 率 成 为 复 数 磁 导 率 随 频 率 变 化 的曲 线 。n 对 于 立 方 系 软 磁 材料 ， 式 中 ， 为 磁 旋 比 Mf Sir 31)1( j 35 磁 损 耗n Legg公 式 其 中 ， Rm为 相 应 于 磁 损 耗 的 电 阻 ， Bm为 最 大 工 作 磁 感 应 强 度 ； f为 工 作频 率 ； e为 涡 流 损 耗 系 数 ； a为 磁 滞 损 耗 系 数 ； C为 剩 余 损 耗 系 数 。n 磁 损 耗 的 改 善 途 径u 降 低 涡 流 损 耗 的 方 法 主 要 从 提 高 晶 粒 内 部 和 晶 界 电 阻 率 ；u 对 于 磁 滞 损 耗 ， 在 弱 场 下 主 要 是 通 过 减 少 不 可 逆 壁 移 的 方 法 来 降 低 ，在 较 强 场 下 主 要 是 靠 提 高 i， 降 低 Hc来 实 现 磁 滞 损 耗 的 降 低 ；u 降 低 剩 余 损 耗 ， 一 方 面 要 防 止 电 子 、 空 位 、 离 子 等 的 扩 散 ， 尤 其 是Fe2 和 Fe3 之 间 的 电 子 扩 散 ， 另 一 方 面 要 在 应 用 条 件 下 避 开 磁 后 效峰 。 CBafeLf R mi mi m tan2 36 磁 导 率 的 温 度 稳 定 性 温 度 升 高 到 居 里 点 附 近 时 ，i呈 现 峰 值 (I峰 )， 达 到 居 里点 时 ， i剧 降 到 1； Fe3O4等 铁 氧 体 在 居 里 温 度以 下 出 现 II峰 ； 利 用 K1(T)的 变 化 规 律 ， 控制 材 料 II峰 出 现 的 温 度 ， 从而 在 居 里 点 和 II峰 出 现 的 温度 之 间 找 到 i (T)曲 线 较 为平 坦 的 区 域 。 37 磁 导 率 的 时 间 稳 定 性 磁 导 率 随 时 间 的 增 加 而 逐 渐 下 降 由 结 构 变 化 引 起 的 不 可 逆 的 磁 老 化 和 可 逆 的 减 落 组 成 ； 降 低 磁 减 落 的 措 施 是 防 止 阳 离 子 空 穴 的 产 生 。6. 常 用 软 磁 铁 氧 体（ 1） MnZn铁 氧 体 材 料（ 2） NiZn铁 氧 体 材 料（ 3） 平 面 六 角 晶 系 铁 氧 体 软 磁 材 料 38 8.2.3 金 属 软 磁 材 料1. 工 业 纯 铁n Bs=2.15T, TC=770 ， m约 为 20 103， 最 纯 的 多 晶 铁 m 达 280 103 ， 单 晶 铁 m 可 达 14300 103n 恒 定 磁 场 中 的 优 良 的 磁 导 体 和 磁 屏 蔽 材 料 ， 低 电 阻 率 限制 了 其 在 交 变 磁 场 中 的 应 用 ； n 工 业 纯 铁 主 要 有 ： 电 解 铁 、 阿 姆 柯 铁 和 羰 基 铁 39 8.3 永 磁 材 料8.3.1 永 磁 材 料 的 特 性n 永 磁 材 料 指 材 料 被 外 磁 场 磁 化 以 后 ， 去 掉 外 磁 场 仍 然 保 持 着 较 强 的 剩 磁 的 磁 性 材料 ；n 退 磁 曲 线 n 磁 能 积 (BH)和 最 大 磁 能 积 (BH)max (BH)max衡 量 材 料 性 能 好 坏 的 重 要 参 数n 凸 出 系 数n 回 复 磁 导 率 HBBH CBr )( max tgHBrec 40 n 永 磁 材 料 的 特 性 高 Br； 高 (BH)max 高 MHc和 BHc ； 凸 出 系 数 趋 于 1； 回 复 磁 导 率 rec趋 于 1 温 度 、 磁 场 和 时 间 的 稳 定 性 好 。 41 8.3.2 金 属 永 磁 材 料n 按 形 成 高 矫 顽 力 的 机 理 来 划 分 ， 可 分 为 ： 淬 火 硬 化 型 ； （ 已 很 少 使 用 ） 析 出 硬 化 型 ； 时 效 硬 化 型 ； 有 序 硬 化 型 ； 单 畴 微 粉 型 。1. 析 出 硬 化 型 永 磁 材 料 AlNiFe系 合 金n 在 1000 以 上 是 单 相 的 固 溶 体 ， 晶 体 结 构 为 体 心 立 方 结 构 在900 以 下 时 ， 分 解 为 两 相 1+2；n 制 造 工 艺 中 ， 可 以 通 过 控 制 冷 却 速 度 来 实 现 1十 2， 析出 或 分 解 过 程 的 控 制 。 42 AlNiCo系 合 金n 合 金 从 高 温 冷 却 到 900 附 近 时 为 单 相 固 溶 体 ， 继 续 冷 却 并 适 当 控 制 冷 速的 情 况 下 ， 于 850 以 下 发 生 失 稳 分 解 ， 分 解 为 两 相 1十 2。n 回 火 处 理 ： 当 于 600 进 行 回 火 时 ， 合 金 中 不 仅 发 生 1相 长 大 (呈 伸 长 形 )， 同时 由 于 2相 中 过 溶 的 Fe和 Co在 回 火 温 度 下 容 易 向 1相 中 扩 散 ， 即 发 生 回 溶 现象 ， 另 一 方 面 ， 1相 又 将 过 溶 的 Ni和 Al扩 散 到 2相 ， 发 生 Ni、 A1的 脱 溶 ， 使合 金 中 1和 2相 之 间 的 成 分 和 磁 化 强 度 差 别 增 大 ， 从 而 导 致 合 金 获 得 良 好 的 永磁 性 能 。n 磁 场 热 处 理 ： 高 温 固 溶 后 的 AlNiCo合 金 在 900一 780 的 控 速 冷 却 过 程 中 ， 如果 对 合 金 外 加 磁 场 ， 则 合 金 的 磁 滞 回 线 将 发 生 显 著 的 变 化 ， 尤 其 是 退 磁 曲 线的 凸 出 系 数 明 显 提 高 。 1相 的 长 轴 顺 着 磁 场 方 向 排 列 ， 具 有 感 生 单 轴 各 向 异性 。n 影 响 磁 场 热 处 理 效 果 的 因 素 ： 磁 场 热 处 理 的 有 效 温 度 范 围 ； 冷 却 速 度 ； 外 加 磁 场 大 小 。 43 2. 稀 土 永 磁 材 料n 发 展 历 程n 20世 纪 60年 代 出 现 RCo5型 第 一 代 稀 土 永 磁 材 料 ；n 70年 代 出 现 R2Co17型 第 二 代 型 稀 土 永 磁 材 料 ；n 80年 代 出 现 R-Fe-B系 第 三 代 稀 土 永 磁 材 料 （ 今 磁 能 积 最 高 的 永 磁 材 料 ）n 稀 土 永 磁 材 料 内 部 交 换 作 用 ； n TM-TM (3d-3d)， 最 强n R-R (4f-4f)， 最 弱n R-TM (4f-3d) 44 RCo5型 稀 土 永 磁 材 料n 最 早 SmCo5， 随 后 发 展 了 PrCo5， (Sm0.5Pr0.5) Co5 ， Ce(Co,Cu,Fe)5等 ；n RCo5型 稀 土 永 磁 材 料 具 有 CaCu5型 晶 体 结 构 ， 属 六 角 晶 系 ， 由 Co原 子 层和 Co、 R混 合 原 子 层 相 间 重 叠 而 成 ， 其 c轴 为 易 磁 化 轴 。n SmCo5的 制 备 注 意 事 项 由 于 稀 土 元 素 容 易 挥 发 和 氧 化 ， 在 配 方 时 应 补 足 可 能 发 生 的 损 量 以 免 成 分偏 析 。 制 粉 应 在 介 质 (如 甲 苯 、 航 空 汽 油 等 )保 护 下 进 行 振 动 球 磨 ； 烧 结 中 应 添 加 适 量 的 液 相 合 金 并 注 意 控 制 烧 结 温 度 和 降 温 模 式 ； SmCo 5永 磁 在 500-800 范 围 内 回 火 ， 或 在 此 区 间 缓 慢 冷 却 ， 其 矫 顽 力 大 幅度 降 低 、 这 称 为 “ 750 回 火 效 应 ” ， 若 再 在 900 950 加 热 并 淬 火 ， 则 其矫 顽 力 又 可 部 分 或 全 部 回 复 。 45 R2Co17型 稀 土 永 磁 材 料n 首 先 得 到 研 究 的 是 Sm2Co17， 用 Fe部 分 取 代 Co而 成 为 Sm2(Col-xFex)l7合 金 。两 者 均 为 单 相 合 金 ， 其 矫 顽 力 由 反 磁 化 畴 形 核 、 长 大 的 临 界 场 决 定 。 后来 加 入 其 他 元 素 ， 形 成 Sm-Co-Cu-Fe-M系 永 磁 材 料 ， 其 矫 顽 力 机 理 属 时效 硬 化 型 ， 其 中 Sm2(Co， Cu， Fe， Zr)17合 金 磁 性 能 最 好 ， 其 缺 点 是 Sm和 Co的 含 量 仍 然 较 高 ， 且 工 艺 复 杂 。n R2(TM)17化 合 物 在 低 温 区 大 多 具 有 Th2Zn17型 结 构 ， 属 于 菱 方 晶 系 。 R-Fe-B型 稀 土 永 磁 材 料n Nd-Fe-B永 磁 材 料 组 成 中 不 含 Co， 以 Nd 2Fe14B化 合 物 为 基 ， 含 富 Nd相 和富 B相 。 Nd2Fe14B晶 体 属 四 方 晶 系 ；n 获 得 优 良 磁 性 能 的 Nd-Fe-B永 磁 的 组 成 大 约 为 Nd15Fe77B8 。 它 含 有 适 量的 非 磁 型 富 Nd相 和 富 B相 。 46 稀 土 永 磁 材 料n 20世 纪 90年 代 ， 出 现 了 两 类 新 的 稀 土 永 磁 材 料 。n 一 类 是 R2Fel7N1-型 ( 0 3) 其 晶 体 结 构 与 R2Co17相 同 ， 但 N原 子作 为 间 隙 原 子 进 晶 胞 中 ， 晶 格 膨 胀 6 7 ， 并 使 得 Tc和 Bs显 著 提 高 ( Tc=476 ， Bs=1.54T )， 磁 晶 各 向 异 性 场 HA约 为 Nb-Fe-B的 两 倍 。 n 另 一 类 是 RFe12Mx型 ， 其 中 M为 Ti、 V、 Cr、 Mo、 W和 Si等 ， 它 具 有ThMn12型 四 方 结 构 。 M的 加 人 促 使 晶 体 结 构 稳 定 ， 并 可 提 高 材 料 的饱 和 磁 化 强 度 Ms。 47 8.3.3 铁 氧 体 永 磁 材 料1 晶 体 结 构 与 离 子 取 代n BaO-MeO-Fe2O3三 元 体 系 中 ， 六 角 晶 系 结 构 的 化 合 物 有 M、 W、 X、Y、 U、 Z型 。n 作 为 铁 氧 体 永 磁 材 料 的 化 合 物 是 磁 铅 石 结 构 的 M型 ， 主 要 有 BaM，SrM以 及 PbM； n BaM的 化 学 组 成 为 BaFe12O19n 对 于 BaM而 言 ， 可 以 通 过 离 子 取 代 来 改 善 其 电 磁 性 能 ；n 取 代 不 需 要 电 荷 补 偿 ；n 取 代 需 要 电 荷 补 偿 ； 48 2 提 高 铁 氧 体 永 磁 材 料 性 能 的 方 法n 通 过 磁 场 取 向 成 型 造 成 各 向 异 性 材 料 并 尽 可 能 地 减 少 气 孔 、提 高 密 度 ， 才 能 有 效 地 提 高 铁 氧 体 永 磁 材 料 的 剩 磁 Br。n 将 材 料 做 成 单 畴 集 合 体 以 提 高 材 料 的 内 禀 矫 顽 力 MHC。 单 畴 临 界 半 径3 常 用 铁 氧 体 永 磁 材 料 各 向 同 性 钡 铁 氧 体n 工 艺 简 单 、 成 本 低 廉n 制 备 的 注 意 事 项n BaO与 Fe 2O3的 比 例 。n 烧 结 温 度 对 磁 性 能 的 影 响 。MR swc 209 49 各 向 异 性 钡 铁 氧 体 永 磁 材 料n 性 能 高 、 应 用 广 ；n 通 过 磁 场 中 取 向 成 型 ， 使 各 晶 粒 的 易 磁 化 轴 趋 于 一 致排 列 ， 则 B r将 比 各 向 同 性 材 料 约 提 高 1倍 ， (BH)max将 近提 高 4倍 。n 要 使 各 向 异 性 铁 氧 体 永 磁 材 料 的 性 能 提 高 ， 应 注 意 ： 成 型 粉 体 必 须 具 有 铁 磁 性 ： 每 个 颗 粒 应 是 单 晶 单 畴 ； 单 畴 颗 粒 应 能 自 由 转 动 ， 取 向 外 加 磁 场 。 50 铁 氧 体 永 磁 材 料 的 发 展（ 1） CaLa铁 氧 体 永 磁 材 料 M型 六 角 晶 系 CaLa系 铁 氧 体 的 分 子 式 为 (CaOnFe2O3)100-x(La2O3)x ，其 中 n=5.66.24， x=04， 最 佳 成 分 为 (CaO6Fe2O3)97(La2O3)3 优 点 ： 价 格 低 廉 和 工 艺 稳 定（ 2） W型 六 角 铁 氧 体 永 磁 材 料 分 子 式 ： AB18O27， 如 BaFe18O27=BaO2Fe2+O8Fe2O3简 称 Fe2M， Fe2+被Zn 2+、 Ni2+取 代 ， 形 成 Zn2M、 Ni2M 51 8.3.4 复 合 永 磁 材 科n 为 了 改 善 机 械 性 能 使 永 磁 材 料 变 为 易 加 工 、 柔 软 可 曲 的 材 料 ， 将 具有 永 磁 特 性 的 粉 体 与 有 机 材 料 混 合 ， 通 过 模 子 或 注 射 成 型 制 作 具 有可 塑 性 的 粘 结 永 磁 ， 其 中 填 充 了 体 积 分 数 力 1015 的 非 磁 性 质 。1. 复 合 钡 和 锶 铁 氧 体 将 BaM或 SrM永 磁 粉 末 在 9001000 下 热 处 理 1h， 以 消 除 颗 粒表 面 缺 陷 提 高 Hc和 Br， 然 后 ， 与 粘 结 剂 复 合 ， 得 到 的 各 向 同 性 永磁 体 的 性 能 不 高 。2 复 合 稀 土 永 磁 材 料 52 8.3.5 永 磁 材 料 的 磁 性 能 稳 定 性1 金 属 永 磁 材 料 的 温 度 特 性2 铁 氧 体 永 磁 材 料 的 温 度 特 性n 铁 氧 体 永 磁 材 料 Br(T)曲 线 近 似 为 直 线 ， 随 着 温 度 上 升 而 剩 磁 Br下降 ； n 永 磁 铁 氧 体 低 温 不 可 逆 现 象3 永 磁 材 料 的 稳 定 性 处 理n 处 理 方 法 主 要 有 ： 人 工 时 效 处 理 ； 交 流 退 磁 处 理 ； 磁 接 触 稳 定 处 理 ； 温 度 循 环 稳 定 处 理 Ma TkMKMd cSsw 200 1200 369 53 8.3.6 磁 记 录 用 薄 膜 磁 性 材 料n 连 续 薄 膜 型 垂 直 磁 记 录 介 质 ， 包 括n Co-V、 Co-Ru、 Co-Sm、 Fe-Cr、 BaM铁 氧 体 等 的 溅 射 膜 ；n Co-Cr、 Co-Fe的 蒸 镀 膜 ；n Ni-Co-P、 Co-Ni-Mn-Re-P等 的 化 学 镀 膜 或 电 镀 膜 。n 1. Co-Cr合 金 薄 膜 n 2. BaFe12O19铁 氧 体 薄 膜 54 8.4 旋 磁 材 料n 旋 磁 材 料 是 指 适 用 于 微 波 频 段 (102一 105MHz)的 旋 磁 媒 质 。 其 中 ， 主 要 是旋 磁 铁 氧 体 材 料 ， 实 际 应 用 中 有 尖 晶 石 型 、 石 榴 石 型 ， 以 及 应 用 于 毫 米波 段 的 磁 铅 石 型 。8.4.1 石 榴 石 型 铁 氧 体 的 晶 体 结 构 与 离 子 取 代n 石 榴 石 型 铁 氧 体 的 分 子 式 为 R3Fe5O12常 称 为 RIG n 石 榴 石 型 铁 氧 体 属 立 方 晶 系 ， 具 有 体 心 立 方 晶 格 ， 占 位 结 构 式 ：R3Fe2(Fe3)O12n 实 际 应 用 中 ， 往 往 通 过 离 子 取 代 来 改 善 材 料 的 性 能 ， 离 子 取 代除 应 满 足 摩 尔 数 比 和 保 持 电 价 平 衡 条 件 外 ， 其 占 位 倾 向 性 也 应由 金 属 离 子 半 径 、 化 学 键 及 晶 体 场 等 因 素 决 定 。 55 n 8.4.2 石 榴 石 铁 氧 体 的 饱 和 磁 化 强 度n 在 石 榴 石 结 构 中 存 在 着 由 金 属 离 子 占 据 的 c、 a、 d三 种 间 隙 位 置 ，因 此 ， 有 六 种 类 型 的 超 交 换 相 互 作 用 ： a-a、 d-d、 a-d、 a-c和 d-c，其 大 小 取 决 于 两 个 磁 性 离 子 跟 氧 离 子 间 构 距 离 与 夹 角 。 理 论 和 实验 表 明 ， 最 强 超 交 换 相 互 作 用 存 在 于 a-d之 间 ， 次 强 d-c。n 对 于 R3Fe5O12来 说 ， 0K时 的 分 子 磁 矩 为 ： n B= mc (md ma ) = 3mR 5 B n 在 0K时 ， 若 mc (md ma ) ， 多 数 RIG在 居 里 点 f以 下 存在 抵 消 点 c ；n 单 元 石 榴 石 铁 氧 体 的 居 里 点 f 十 分 接 近 ， 约 为 550一 560 K； 56 8.4.3 石 榴 石 铁 氧 体 磁 晶 各 向 异 性 及 磁 致 伸 缩 特 性n YIG和 GdIG的 磁 晶 各 向 异 性 和 磁 致 伸 缩 系 数 均 很 小 ；n 具 有 轨 道 角 动 量 的 稀 土 离 子 所 形 成 的 RIG表 现 出 较 大 的 磁晶 各 向 异 性 和 磁 致 伸 缩 ， 而 且 对 温 度 有 强 烈 的 依 赖 性 ， 通常 在 低 温 时 急 剧 上 升 ；n 100K以 上 ， 全 部 RIG的 K1 0， 即 易 磁 化 力 向 处 于 111方 向 ； n EuIG具 有 正 的 100 及 111， SmIG、 ErIG及 TmIG具 有 正 的100 及 负 的 111 ； 57 8.4.4 旋 磁 材 料 的 技 术 要 求1 高 旋 磁 性n 铁 氧 体 的 旋 磁 特 性 与 饱 和 磁 化 强 度 Ms有 关 ， Ms 越 高 ， 旋 磁 特 性越 强 ， 但 Ms 的 增 加 易 使 铁 氧 体 在 微 波 信 号 作 用 下 发 生 自 然 共 振 ，低 场 损 耗 增 加 ；n 自 然 共 振 的 的 吸 收 频 带 式 中 为 Hk磁 晶 各 向 异 性 场 ； 为 磁 旋 比 。 n 为 了 避 免 低 场 损 耗 的 影 响 ， 应 采 用 低 Ms 材 料 ， 使 上 式 中 的 上 限 频率 低 于 工 作 频 率 工 作 。2. 低 损 耗n 旋 磁 材 料 的 损 耗 分 为n 磁 损 耗 ， 主 要 来 源 于 自 然 共 振 和 铁 磁 共 振 ， 用 线 宽 H表 示 。n 电 损 耗 ， 主 要 来 源 于 介 电 损 耗 (tan )， 与 电 阻 率 有 关 ， 提 高电 阻 率 可 以 降 低 介 电 损 耗 。 )( MHH skk 自 58 3 高 功 率 负 荷n 对 高 功 率 微 波 铁 氧 体 器 件 ， 要 求 材 料 能 承 受 高 峰 值 功 率 与 平 均 功率 。 这 就 要 求 提 高 材 料 产 生 高 功 率 效 应 的 阈 值 (hc)， 为 此 需 要 增加 材 料 自 旋 波 线 宽 Hk。 Hk表 示 波 数 为 k的 自 旋 波 损 耗 的 参 量 。 4. 高 稳 定 性n 旋 磁 材 料 的 居 里 点 f 影 响 着 微 波 铁 氧 体 器 件 的 温 度 稳 定 性 。 尤其 是 在 高 功 率 或 高 温 环 境 中 应 用 时 ， 为 了 提 高 温 度 稳 定 性 ， 通 常使 用 高 居 里 点 材 料 。 5 磁 化 曲 线 及 磁 滞 回 线 n 对 于 在 低 场 区 应 用 的 旋 磁 材 料 ， 材 料 的 磁 化 强 度 将 依 赖 于 外 加 恒磁 场 ， 其 变 化 关 系 即 为 静 态 基 本 磁 化 曲 线 。 在 这 种 情 况 下 ， 磁 化曲 线 是 旋 磁 材 料 的 一 个 指 标 。 对 于 工 作 在 剩 磁 状 态 的 材 料 ， 要 求其 磁 滞 回 线 呈 矩 形 。 59 8.4.6 常 用 旋 磁 铁 氧 体 材 料1.石 榴 石 型n 共 性u 这 类 材 料 具 有 优 异 的 共 振 特 性 :非 常 低 的 铁 磁 共 振 线 宽 、 介 电 损 耗 ；u 磁 晶 各 向 异 性 很 弱 ；u 降 低 MS时 仍 可 保 持 较 高 的 居 里 点 f ；u 通 过 离 子 的 置 换 能 较 独 立 地 改 变 MS、 H、 Hk等 参 量 。 YIG铁 氧 体 (Y3Fe5O12)n 配 方 可 写 为 (Y 2O3)3+X(Fe2O3)5n 材 料 成 分 比 、 纯 度 、 晶 格 缺 陷 以 及 表 面 粗 糙 度 对 性 能 的 影 响 很 大 。 YAlIG铁 氧 体n 在 Y3AlxFe5xO12系 列 中 ， 非 磁 性 的 Al3+主 要 进 入 四 面 体 位 置 ， 所 以 此材 料 的 MS和 居 里 点 均 随 x的 增 加 而 下 降 ， 但 H变 化 不 大 。 这 类 材 料在 低 频 微 波 铁 氧 体 器 件 中 应 用 较 为 广 泛 。 60 YGdIG铁 氧 体 (Y3-xGdxFe5O12)n 这 类 材 料 在 应 用 上 的 主 要 目 的 是 降 低 室 温 时 的 饱 和磁 化 强 度 MS ， 尤 其 是 获 得 在 使 用 温 度 范 围 内 MS 的 温度 稳 定 性 很 好 的 材 料 。n 与 YAlIG相 比 可 用 于 较 高 的 微 波 功 率 。 钙 钒 系 列 石 榴 石 铁 氧 体n YCaVIG (Y3-2xCa2xFe5-xVXO12)n BiCaVIG (Bi 3-2xCa2xFe5-xVXO12)n 成 本 低 廉 、 性 能 优 良 61 2 六 角 晶 系 铁 氧 体 (磁 铅 石 型 )n 在 毫 米 波 及 亚 毫 米 波 段 ， 可 利 用 六 角 晶 系 高 磁 晶各 向 异 性 所 决 定 的 内 场 来 降 低 所 需 的 外 加 恒 定 磁场 ； 可 通 过 缺 铁 加 锰 的 配 方 ， 来 提 高 电 阻 率 、 降低 介 电 损 耗 。3 尖 晶 石 型 Mg系 铁 氧 体n 由 MgFe2O4和 MnFe2O4、 以 适 当 比 例 组 成 的 MgMn固溶 体 ；n 该 类 材 料 具 有 较 低 的 磁 损 耗 与 介 电 损 耗 ， 且 价 格 低廉 。 62 Ni系 铁 氧 体n 具 有 良 好 的 温 度 稳 定 性 ， 适 用 于 高 功 率 或 环 境 温度 高 的 器 件 。n 通 过 添 加 少 量 Mn、 Co、 Cu等 成 分 ， 可 提 高 电 阻 率 、降 低 H。 Li系 铁 氧 体n 单 元 Li0.5Fe 0.25O4的 居 里 点 高 ， f 670 ， 是 旋 磁铁 氧 体 中 f 最 高 的 材 料 ， 因 而 具 温 度 稳 定 性 好 。n 材 料 的 磁 致 伸 缩 系 数 s 小 ， 磁 晶 各 向 异 性 常 数 K1较大 ， 适 于 作 微 波 锁 式 相 移 器 及 高 功 率 器 件 材 料 。n 其 介 电 损 耗 及 磁 损 耗 降 低 ， Hc降 低 。 63 8.5 压 磁 材 料n 8.5.1 金 属 压 磁 材 料n 发 展 历 程n 早 期 的 Ni基 合 金 和 Fe-Co-V合 金 ， s小 ， 后 来 出 现 了 在 室 温和 低 磁 场 下 即 可 获 得 很 大 磁 致 伸 缩 系 数 的 TbFe和 DyFe组 成的 补 偿 三 元 稀 土 铁 化 合 物 ， 即 超 磁 致 伸 缩 材 料 ， 如 Tb0.27 Dy0.73Fe2。 n 超 磁 致 伸 缩 材 料 的 特 点J 优 点 ： s特 别 大 ； 能 量 密 度 高 ； 应 变 产 生 的 推 力 大 ； 能 量 转 换 效 率 高 ； 响 应 速 度 快 ， -H曲 线 线 性 好 ， 弹性 模 量 可 调 ； 频 带 宽 可 在 几 十 Hz 15kHz范 围 工 作 ； 工 作 电 压 低 ； 稳 定 性 好 ， 可 靠 性 高 。L 缺 点 ： 高 频 特 性 差 、 磁 导 率 较 低 并 且 易 脆 。 64 8.5.2 铁 氧 体 压 磁 材 料n 目 前 广 泛 使 用 的 是 以 NiFe2O4为 基 的 压 磁 铁 氧体 材 料 (如 NiZn、 NiCu、 NiMg等 系 列 ） ， 可 通过 添 加 少 量 的 Co、 Li元 素 来 降 低 温 度 系 数 。 65 8.6 光 磁 材 料n 磁 光 效 应n 当 光 透 过 透 明 的 磁 性 物 质 或 者 被 磁 性 物 质 反 射 时 ， 由 于 存 在自 发 磁 化 强 度 Ms， 将 产 生 光 的 各 向 异 性 ， 故 可 以 观 测 到 各 种特 殊 的 光 学 现 象 (如 偏 振 状 态 发 生 变 化 )， 这 些 现 象 总 称 为 磁光 效 应 ， 例 加 法 拉 第 (Faraday)效 血 ， 克 尔 (Kerr)效 应 等 。n 磁 光 薄 膜 的 种 类 n 稀 土 -过 渡 族 (R-TM)磁 光 薄 膜n 非 晶 态 薄 膜 ，n 石 榴 石 薄 膜n n 磁 光 薄 膜 的 应 用n 信 息 存 储 材 料 ， 如 磁 光 盘 66 8.6.1 稀 土 -过 渡 金 属 (R-TM)磁 光 薄 膜n R-TM非 晶 薄 膜 的 R和 TM金 属 原 子 磁 矩 反 平 行 排 列 ， 其 饱 和磁 化 强 度 Ms、 居 里 温 度 f 和 补 偿 温 度 c强 烈 依 赖 于 薄 膜成 分 。n 垂 直 于 膜 面 的 晶 各 向 异 性 常 数 Ku， 与 薄 膜 淀 积 参 数 有 关 ；n 单 轴 各 向 异 性 产 生 于 自 旋 -轨 道 藕 合 极 子 相 互 作 用 ， 磁 光 效应 来 源 于 稀 土 金 属 原 子 d-f电 子 交 换 和 过 渡 金 属 原 子 的 d-d电 子 交 换 。 67 8.6.2 氧 化 物 及 MnBi系 磁 光 薄 膜n 氧 化 物 材 料 和 MnBi系 中 不 少 材 料 (如 MnBi、 MnBiAl、MnAlGe、 MnGaGe、 PtMnSb、 MnBiAlDy)具 有 较 大 的 磁光 效 应 、 在 石 榴 石 系 列 中 以 Bi代 石 榴 石 为 主 ， 如 BiGaIG、CeGaDyIG。8.6.3 多 层 调 制 磁 光 薄 膜n Pt/Co， Pd/Co多 层 调 制 膜 是 新 型 的 磁 光 材 料 之 一 。 薄 膜中 的 Co提 供 磁 性 和 磁 光 效 应 ， Pt和 Co层 间 的 界 面 效 应 提供 单 轴 磁 各 向 异 性 ； n 其 磁 光 性 能 与 溅 射 气 体 种 类 、 膜 层 周 期 数 跟 各 层 膜 厚 度有 关 。