1、磁性工學特論2004-4-22講師：佐藤勝昭(東京農工大學工學部教授)第回(4/15)復習 磁化、磁気 磁気：磁性體特徴磁界H磁化M関係(磁化曲線)飽和磁化、保磁力、殘留磁化 硬質磁性體、軟質磁性體、半硬質磁性體特徴活応用。第回學 初磁化狀態磁化:磁區 磁區：磁極、反磁界、靜磁磁気異方性交換相互作用 磁壁 磁化：磁壁移動、磁化回転 磁區観察強磁性體磁化曲線 OBC:初磁化曲線 CD: 殘留磁化 DE: 保磁力 CDEFGC:(高梨：初等磁気工學講座)初磁化曲線初磁化狀態飽和磁化殘留磁化保磁力Hc磁性體分類Hc小：軟質磁性體Hc中：半硬質磁性體Hc大：硬質磁性體初磁化狀態磁化：磁區(magnet

2、ic domain) 磁化特定方向向、N極S極向磁力線生。磁力線考試料外通、磁性體內部貫。磁力線反磁界。反磁界向、磁化向反対向、磁化回転靜磁力受不安定。 磁化方向逆方向縞狀磁區呼領域分、反磁界消合靜磁低下安定 磁化過程磁區(domain) (a)著磁前、磁石性質示狀態表。構造的、內部互消磁石性質配置。外磁界加、 (b)方向向増、體積増。 (c)全部同一方向向以上磁化増、飽和。(a)(b)(c)磁化磁極反磁界磁性體外表法線方向磁化成分Mn 、外表単位面積 = Mn大磁極(Wb/m2)生。 磁極定理全部 /0磁力線出。 /20磁力線外向、殘 /20內側向。棒磁石內部、M向逆向反磁界存在。反磁界大H

3、d磁化M比例、比例係數反磁界係數呼N表。N磁性體外形無次元量方位異。 S SNN(b) 棒磁石磁力線MM-+(a)磁化磁極反磁界反磁界係數N： (近角強磁性體物理Nx, y, z成分Nx, Ny, Nz、Hdi=-NiMi/0 (i=x,y,z)表、Nx, Ny, Nz間、Nx+ Ny+ Nz=1成立。球形：Nx= Ny= Nz=1/3z方向無限長円柱：Nx= Ny= 1/2、Nz=0無限広薄膜場合：Nx= Ny= 0、Nz=1。 実効磁界Heff=Hex-NM/0 xyzzxyzxyNz=1Nx= 0Ny= 0Nx= 1/2Ny= 1/2Nx=1/3Ny=1/3Nz=1/3Nz=0反磁界靜磁

4、 磁化M反磁界HdU=MHd高。 一様磁界H中磁気M働T T=-MH sin 磁気E U=Td= - 0MH sin d=MH (1-cos) 原點 U=-MH表。 H=-Hd代入反磁界増加U=MHd外表磁極分割靜磁減少 結晶外表xy面 外表z=0 磁區磁化方向z 磁區x方向幅d 磁極外表密度 =Is 2mdx(2m+1)d =-Is (2m+1)dx2(m+1)d 磁気Laplace方程式求-zxyd 境界條件(/ z)z=-0=/20 境界條件方程式解=n An sin n(/d)xexp n(/d)z 係數An次式満決(/d) n nAn sin n(/d)x =I/20; 2mdx(2

5、m+1)d = - I/20; (2m+1)dx2(m+1)d An=2Isd/20n2 (x=0)=(2Isd/20) n (1/n2)sin n(/d)x 単位外表積靜磁=(2Is2/20) n (1/n2)0d sin n(/d)x =(2Is2d/20) n=odd (1/n3)=5.40104Is2d磁気異方性 磁性體半導體違外形寸法結晶方位磁化方位物性大変化。 緣由上述反磁界係數、外形磁気異方性呼。反磁界損最小化緣由。 緣由重要結晶磁気異方性。結晶磁気異方性、磁界結晶方位加磁化曲線変化性質。 電子軌道結晶軸結、磁気的性質電子軌道結(軌道相互作用)通、磁性結晶軸結。半導體、詳測定異方

6、性見。比普通半導體電子軌道結晶全體広、平均化結晶軸依存物性見。 結晶磁気異方性 磁化、結晶方位依存。 鉄立方晶、100容易軸、111困難軸xyz111100容易軸困難軸110円板磁性體磁區構造 全體磁區分、全體磁化。初磁化狀態。 磁區內部磁化恣意方向向訳。 磁化、結晶方位無関係方向向。磁性體磁気異方性性質、磁化特定結晶軸方位(Fe001方向等価方向)向性質。 001容易軸図(001)面內100010-1000-10方向向90磁壁。(a)(b)(近角：強磁性體物理)磁化殘留磁化狀態逆磁區発生成長磁気力顕微鏡見 磁気力顕微鏡(MFM)、微小磁石尖端部働磁気力測定畫像化。光學顕微鏡使観測小磁區MFM

7、使観測。m磁區磁性體構造磁性體磁極 図、埋込100nm300nm磁性體電子顕微鏡像磁気力顕微鏡像。 白黒対並、白S極、黒N極。0.6m走査型電子顕微鏡磁性像磁気力顕微鏡見磁性配列磁気構造m磁性體環流磁區 外表磁極作磁気構造環流磁區(closure domain)。 90磁壁生磁極、MFM畫像見1m90磁壁埋込(Ni80Fe20)MFM畫像佐藤研松本剛君測定効果用磁區 効果用磁區畫像化磁性磁化過程見検光子偏光子対物試料穴電磁石光源CCDB=0GB=4GB=2GB=20G光見磁區Bi添加磁性磁気光學像Pt/CoMO記録200nmSNOM像第回演習問題 磁気、H=0M=0、磁界H増加磁化M増加、飽和

8、磁區言葉説明。jSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6

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22、D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+xqZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pTiQeNbK8G5D1A-x*