易轴取向和软磁晶系对硬软磁三层膜退磁过程影响的微磁学研究

摘要

本论文利用微磁学方法，系统研究了两种不同软磁晶系情况下的硬软磁三层膜体系的磁性能:一种是软磁为单轴晶系的三层膜(Sm2Co17/a-Fe/Sm2Co17)材料;另一种是软磁为立方晶系的三层膜（Nd2Fe14B/a-Fe/Nd2Fe14B）材料。分别计算了它们的易轴和外场存在夹角β情况下的角度分布、磁滞回线以及磁能积。主要的研究结果如下:
　　(1)在β≠0°时，以Nd2Fe14B/a-Fe/Nd2Fe14B三层膜（软磁为单轴各向异性和立方晶系各向异性的三层膜）为例，分析了系统在外加磁场较小时的磁性能，利用泰勒级数让磁矩偏转角度θ在β附近展开，得到了系统的空间磁矩分布的理论表达式，并与=0°的情况进行了对比。发现，在外场较小，β≠0°的情况下，磁矩对外场的反应更显著。随着β的增加，磁矩偏转角度更大。
　　(2)在软相为单轴各向异性的情况下，研究了膜面内易轴偏角β对三层膜系统的空间磁矩分布、磁滞回线以及磁能积的影响。研究发现，β对三层膜磁化反转过程、钉扎场以及剩磁都有明显的影响。随着β的增加，剩磁单调减小，磁滞回线的方形度变差，导致系统的最大磁能积迅速减小。在本文研究的薄膜厚度情况下，钉扎场随着β的增加单调增大，矫顽力则随着β的增加呈现先增大后减小的趋势，在β=30°出现一个小的高峰。
　　(3)在软磁相为立方晶系的情况下，β对三层膜体系的磁矩反转过程的影响与软磁为单轴各向异性的情况类似，剩磁完全一样，体系的钉扎场都随着β的增加而增大。与单轴的情况一样，在外加磁场为零时，磁性薄膜内部磁矩才会取向一致，所有的磁矩都指向易轴方向。在外场小于零时，软磁相内部的磁矩会快速偏转，由于界面耦合的作用，软相内部磁矩会带动硬磁相内部磁矩反转。在软磁相为立方晶系的情况下，磁矩在外场较小时对外磁场的反应更为灵敏，而体系的矫顽力、钉扎场和最大磁能积则比软磁相为单轴各向异性时略大。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 磁性及磁性材料的发展

1．1．1 磁性材料分类

1．1．2 磁性薄膜材料

1．2 微磁学的基本理论

1．2．1 微磁学理论及其研究磁化反转过程的基本方法

1．2．2 Stoner-Wohlfarth模型

1．3 交换耦合磁性材料的研究现状

1．4 本论文的主要内容

第二章 立方晶系和单轴各向异性软磁三层膜的解析分析

2．1 模型理论分析

2．2 小结

第三章 易轴取向软磁为单轴晶系三层膜磁性能的影响

3．1 引言

3．2 计算模型与方法

3．3 空间磁矩分布

3．4 微观磁滞回线

3．5 宏观磁滞回线以及磁能积

3．6 小结

第四章 易轴取向对软磁为立方晶系三层膜磁性能的影响

4．1 引言

4．2 计算模型与方法

4．3 空间磁矩分布

4．4 微观磁滞回线

4．5 宏观磁滞回线、磁能积

4．6 结论

第五章 结论与展望

参考文献

致谢