《无机材料物理性能》第七章 磁学性能（7.3）磁性材料的物理效应

73磁性材料的物理效应 物质的物理性质随外界因素,例如磁场、电场 光及热等的变化而发生变化的现象为物理效应 1.磁光效应:透明的铁磁性材料中的光透射、光 反射时,光与自发磁化相互作用,会发生特异的 光学现象,称此为磁光效应。 光属于电磁波,为横波,电场和磁场分别在各自 的固定面上振动,称此面为偏光面

7.3 磁性材料的物理效应 物质的物理性质随外界因素，例如磁场、电场、 光及热等的变化而发生变化的现象为物理效应。 1. 磁光效应：透明的铁磁性材料中的光透射、光 反射时，光与自发磁化相互作用，会发生特异的 光学现象，称此为磁光效应。 光属于电磁波，为横波，电场和磁场分别在各自 的固定面上振动，称此面为偏光面

磁光效应包括: 1)塞曼效应 对发光物质施加磁场,光谱发生分裂的现象为塞曼效应。 从应用的角度来看,还属于有待开发的领域。 (2)法拉第效应 光和原子磁矩相互作用而产生的现象。 当Y3Fe5012一些透明物质透过直线偏光时,若同时施 加与入射光平行的磁场,透射光将在其偏振面上旋转一 定的角度射出,该现象为法拉第效应。 若施加与入射光垂直的磁场,入射光将分裂为沿原方向 的正常光束和偏离原方向的异常光束,为科顿—莫顿 效应

磁光效应包括： （1）塞曼效应 对发光物质施加磁场，光谱发生分裂的现象为塞曼效应。 从应用的角度来看，还属于有待开发的领域。 （2）法拉第效应 光和原子磁矩相互作用而产生的现象。 当Y3Fe5O12一些透明物质透过直线偏光时，若同时施 加与入射光平行的磁场，透射光将在其偏振面上旋转一 定的角度射出，该现象为法拉第效应。 若施加与入射光垂直的磁场，入射光将分裂为沿原方向 的正常光束和偏离原方向的异常光束，为科顿——莫顿 效应

磁场H 发生旋转 的偏振光 偏振光 入射光 透射光 法拉第效应 磁场H 入射光 异常光线 正常光线 科顿—莫顿效应

法拉第效应 偏振光 发生旋转 的偏振光 磁场H 入射光 透射光 入射光 磁场H 正常光线 异常光线 科顿——莫顿效应

(3)克尔效应 当光入射到被磁化的物质,或入射到外磁 场作用下的物质表面时,其发射光的偏振 面发生旋转的现象

（3）克尔效应 当光入射到被磁化的物质，或入射到外磁 场作用下的物质表面时，其发射光的偏振 面发生旋转的现象

记录位反平行磁化 磁化 记录层 直线 偏振 光 非记录位 记录位 光盘利用磁克尔效应进行光磁记录的原理 这种为非接触式、大容量记录介质

记录位 非记录位 记录位 光盘利用磁克尔效应进行光磁记录的原理 直线 偏振 光 磁化 记录层 反平行磁化 这种为非接触式、大容量记录介质

非晶态磁光记录介质的优点是:不存在晶界等 相对于磁畴的障碍物,不产生反转磁畴的变形 等。多晶体的MnB的克尔旋转角大,是很有吸 引力的材料,但由于多晶体再生时,造成较大 的噪音,作为第一代光磁记录介质未被采用, 最近又重新引起人们的兴趣 为了保存大量信息,需要高密度、高速度、高 效率、低价格的记录与存储。因此目前磁光盘 正与磁记录、相变型可重写光盘处于激烈的竞 争中。于是人们正在开发进行磁光盘用新型记 录介质的开发(例如:金属超晶格多层膜、磁 性石榴石等)

非晶态磁光记录介质的优点是：不存在晶界等 相对于磁畴的障碍物，不产生反转磁畴的变形 等。多晶体的MnBi的克尔旋转角大，是很有吸 引力的材料，但由于多晶体再生时，造成较大 的噪音，作为第一代光磁记录介质未被采用， 最近又重新引起人们的兴趣。 为了保存大量信息，需要高密度、高速度、高 效率、低价格的记录与存储。因此目前磁光盘 正与磁记录、相变型可重写光盘处于激烈的竞 争中。于是人们正在开发进行磁光盘用新型记 录介质的开发（例如：金属超晶格多层膜、磁 性石榴石等）

2.电流磁气效应 物质中流过电流的同时,施加磁场时所显示出 的物理现象。这种效应表现为电动势E的变化 般说来,该电动势表现为下述3项之和: 与磁场H无关系的项:为电阻R所产生的电动 势,符合欧姆定律(E。=RD。 霍尔电动势项:一般情况下,与磁场强度成正 比,称为霍尔效应(与ⅠH成正比) 磁致电阻电动势项:与H(成正比,称为磁 致电阻效应

2. 电流磁气效应 物质中流过电流的同时，施加磁场时所显示出 的物理现象。这种效应表现为电动势E的变化。 一般说来，该电动势表现为下述3项之和： 与磁场H无关系的项：为电阻R所产生的电动 势，符合欧姆定律（E0=RI)。 霍尔电动势项：一般情况下，与磁场强度成正 比，称为霍尔效应(与IH成正比)。 磁致电阻电动势项：与H(I•H)成正比，称为磁 致电阻效应

霍尔效应:在于电流垂直的方向施加磁场,则在垂直于 电流轴和磁场轴所组成的平面的方向上产生电位差。这 种电位差为霍尔电压。霍尔元件(磁传感器), InSb,GaAs半导体元件已实用化。 磁致电阻效应:施加磁场使物质电阻发生变化的现象称 为磁致电阻效应。包含两项:与磁场强度H有关(正常 磁致电阻效应)和与磁化强度相关(异常磁致电阻效 应),其中第二项贡献最大。 各向异性磁致电阻效应:电阻率变化与磁化方向相关。 高灵敏度读取用的MR磁头,就是利用这种效应。 利用该效应的材料有:巨磁致电阻效应材料、超巨磁致 电阻效应材料

霍尔效应：在于电流垂直的方向施加磁场，则在垂直于 电流轴和磁场轴所组成的平面的方向上产生电位差。这 种电位差为霍尔电压。霍尔元件（磁传感器）， InSb,GaAs半导体元件已实用化。 磁致电阻效应：施加磁场使物质电阻发生变化的现象称 为磁致电阻效应。包含两项：与磁场强度H有关（正常 磁致电阻效应）和与磁化强度相关（异常磁致电阻效 应），其中第二项贡献最大。 各向异性磁致电阻效应：电阻率变化与磁化方向相关。 高灵敏度读取用的MR磁头，就是利用这种效应。 利用该效应的材料有：巨磁致电阻效应材料、超巨磁致 电阻效应材料

Ettinghausen效应:沿着霍尔电压方向产生温度 梯度的现象。 Nerst效应:在与电流垂直方向施加磁场,沿电 流方向产生温度梯度的现象。 磁各向异性:一般情况下,在铁磁体中存在着取 决于自发磁化方向的自由能,自发磁化向着该能 量取最小值的方向是最稳定的。而要向其他方向 旋转,能量会增加。 磁致伸缩效应: (利用这一效应可以使磁能转变为机械能,而逆 效应可以使机械能转变为磁能。可以制作能量转 换器件,电气音响转换器件

Ettinghausen效应：沿着霍尔电压方向产生温度 梯度的现象。 Nerst效应：在与电流垂直方向施加磁场，沿电 流方向产生温度梯度的现象。 磁各向异性：一般情况下，在铁磁体中存在着取 决于自发磁化方向的自由能，自发磁化向着该能 量取最小值的方向是最稳定的。而要向其他方向 旋转，能量会增加。 磁致伸缩效应： （利用这一效应可以使磁能转变为机械能，而逆 效应可以使机械能转变为磁能。可以制作能量转 换器件，电气音响转换器件

74磁光效应材料与记录原理 磁盘由在圆盘状基表面附着磁记录介质 层构成。 由于其高存储容量、随机存取容易、迅 速等优点,已成为数字式记录、存储媒 体的主要形式。 记录密度与激光波长的关系: 激光光斑直径与波长的关系: D约与波长成正比

7.4 磁光效应材料与记录原理 磁盘由在圆盘状基表面附着磁记录介质 层构成。 由于其高存储容量、随机存取容易、迅 速等优点，已成为数字式记录、存储媒 体的主要形式。 记录密度与激光波长的关系： 激光光斑直径与波长的关系： D约与波长成正比