低温高场下顺磁性物质的磁和磁光特性及掺杂影响MnZn功率铁氧体磁性能的研究

摘要

本文对低温高场下顺磁性物质的磁和磁光特性及掺杂影响MnZn功率铁氧体磁性能进行了研究。主要内容如下： ⑴介绍了磁学和磁光学的基本概念及其相关理论的发展历程，以及物质的自旋玻璃态特性和理论。理论研究和分析了顺磁性介质法拉第磁光效应的非线性和互易性，首先从法拉第效应的宏观理论出发，然后过渡到顺磁性介质法拉第效应的量子理论，推导出了顺磁性介质法拉第旋转角θ与He之间关系。理论研究表明，顺磁性介质的法拉第旋转角θ与外磁场He之间存在复杂的非线性关系。在高温和中、低磁场下，θ主要受He的一次项影响，两者近似呈线性关系，但在低温和高场下必须考虑He高次项的影响，因此θ表现出明显的非线性特性，且其互易性也不能忽略。本文同时还分析了顺磁性介质费尔德常数与磁化率比值Vp/χ的复杂温度特性。 ⑵分析了顺磁性钕镓石榴石(Nd3Ga5012)材料在轨道自旋耦合作用、晶场交换作用、间接交换作用和外磁场共同作用下高场法拉第效应的实验数据。研究发现高场下其法拉第旋转角θ与外磁场He之间存在明显的非线性关系，且He的高次项系数强烈依赖温度T和入射光频率ω，而其费尔德常数V(θ/(HeL))也是He的函数。理论分析同时表明，高场情况下顺磁性钕镓石榴石法拉第效应的互易性不可忽略。理论分析结果和实验数据吻合得很好。 ⑶利用朗之万顺磁性经典理论，结合顺磁性物质中(间接)交换作用有效场的概念，研究了低温、高场下NdF3单晶的异常磁特性。发现并证明了NdF3单晶在低温下具有明显的自旋玻璃态特性，而在光辐照条件下，被冻结的自旋磁矩将会“融化”。与强磁性介质的自旋玻璃态特性相似，当顺磁性介质的自旋玻璃态特性与(间接)交换作用密切相关。与此同时，其磁特性与前者相比又存在明显的不同，例如，其自旋冻结程度与外磁场He的大小有关，在低场区可逆磁化率χM随温度下降反而增大等；本文最后详细分析了导致这些特性的内在因素。 ⑷研究了作为主配方原料之一的Mn3O4用作掺杂对于MnZn功率铁氧体材料性能的影响。研究发现，相对于将全部Mn3O4作为主配方原料使用的传统方法，将适量Mn3O4作为添加剂，在二次球磨时进行掺杂能够有效提高MnZn功率铁氧体材料的初始磁导率和饱和磁感应强度，同时降低功率损耗。实验结果表明，应用Mn3O4添加剂对进一步改善现有MnZn铁氧体材料的性能具有重要的潜在价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分低温高场下顺磁性物质的磁和磁光特性

第一章绪论

1.1物质磁性及磁性理论的发展

1.2磁光效应，磁光材料及磁光理论的研究和发展

1.3自旋玻璃态及其研究概况

本部分论文结构概述

参考文献

第二章强磁场下顺磁性物质法拉第磁光效应的非线性和互易性理论

2.1法拉第效应的宏观理论

2.2顺磁性物质法拉第效应的量子理论

2.3强磁场下顺磁性物质法拉第效应的非线性和互易性

小结

参考文献

第三章低温高场下顺磁性钕镓石榴石晶体法拉第效应的非线性和互易性

3.1顺磁性石榴石材料概述

3.2低温高场下顺磁性Nd3Ga5O12法拉第效应的非线性和互易性

小结

参考文献

第四章NdF3单晶的自旋玻璃态特性及其光控特性

4.1 NdF3单晶的晶体结构和基本磁特性

4.2 NdF3单晶磁化强度的理论计算

4.3 NdF3，单晶的自旋玻璃态特性

小结

参考文献

第二部分掺杂影响MnZn功率铁氧体磁性能的研究

第一章绪论

1.1铁氧体材料概述

1.2软磁铁氧体材料研制技术的发展历史

1.3MnZn功率铁氧体材料的应用现状

1.4MnZn功率铁氧体材料研制技术的发展趋势

本部分研究工作概述

参考文献

第二章MnZn铁氧体材料的性能指标及测量方法

2.1MnZn铁氧体的初始磁导率

2.2MnZn铁氧体的功耗

2.3MnZn铁氧体初始磁导率和功耗的测量

小结

参考文献

第三章掺杂影响MnZn功率铁氧体磁性能的研究

3.1掺杂物质的选取

3.2MnZn功率铁氧体样品的制备工艺

3.3Mn3O4掺杂对MnZn功率铁氧体磁性能的影响

3.4 Mn3O4掺杂影响MnZn功率铁氧体磁性能的机制

3.5MoO3掺杂对功率铁氧体磁性能的影响

3.6T1O2掺杂对功率铁氧体磁性能的影响

3.7 MoO3和TiO2掺杂影响功率铁氧体磁性能的机制

小结

参考文献

论文总结

博士期间工作成果

致谢