1、LOGO第10讲 电滞回线与磁滞回线中南大学物理与电子学院先进材料超微结构与超快过程研究所2015-06-03 主主 讲：周聪华讲：周聪华内容提要u一、概述u二、电滞回线u三、磁滞回线u四、参考文献与课后习题一、概述1.1 存储器内存U盘硬盘磁带光盘软盘一、概述内存U盘硬盘磁带光盘软盘1.2 存储器材料一、概述内存U盘硬盘磁带光盘软盘1.2 存储器材料一、概述光盘1.2 存储器材料：介质一、概述内存U盘RAM,断电-存储易失CMOS:Complementary Metal Oxide SemiconductorRAM,断电-存储不失1.2 存储器材料：晶体管一、概述CMOSGDSpnn1.2
2、存储器材料：晶体管pGDSDSVTGSVV电子反型层nn(b)沟道中产生反型层电荷pGDSDSVTGSVV空间电荷区nn(a)沟道中无反型层电荷一、概述1.2 存储器材料：晶体管关！开！一、概述RAM,存储易失U盘-存储不失1.2 存储器材料：晶体管pGDSDSVTGSVV电子反型层nn(b)沟道中产生反型层电荷浮栅隧道效应：电荷从基底注入到FG中一、概述硬盘磁带软盘1.2 存储器材料：磁性巨磁阻效应：Giant Magneto Resistance2007年Nobel物理奖：阿尔贝费尔(法国)彼得格林贝格尔(德国)1TB(1000GB)1kB(1000B)一、概述1.2 存储器材料：磁性巨磁
3、阻效应：Giant Magnetic Resistance一、概述1.2 存储器材料：磁性磁头读写数据一、概述1.2 存储器材料：磁性磁存储单根纳米线或许可以作为一个存储单元二、电滞回线2.1 偶极矩15CH+H+H+H+正负电荷中心重合甲烷分子4CH+正电荷中心负电荷中心H+HO水分子OH2ep分子电偶极矩ep0 epCompany Logo1.无无极极分子分子的的位移位移极极化化HeE均匀介质EE非均匀介质lqPe二、电滞回线2.2 极化二、电滞回线2.2 极化ff外外EpMe +两端面出现极化电荷层转向外电场ep外外Eep加上外场+外外E0外E二、电滞回线2.3 铁电体ABX3：钙钛矿类
4、晶体结构1 四方晶系钛酸钡锆酸铅2 偶极矩铁电压电热电二、电滞回线2.4 铁电体的电滞回线u自发极化自发极化PsPsu剩余极化剩余极化PrPru矫顽电场矫顽电场EcEcuP P是是E E的双值的双值函数函数uP P的取值与计的取值与计划过程有关划过程有关翻转：Switchable二、电滞回线2.4 铁电体的电滞回线二、电滞回线2.4 铁电体的电滞回线偏光显微镜观察的电畴Company Logo二、电滞回线2.4 铁电体的电滞回线电畴取向Company Logo二、电滞回线2.4 铁电体的电滞回线居里点温度：顺电相-铁电相顺电相铁电相二、电滞回线2.4 铁电体的应用铁电存储器：响应速度快、擦写次
5、数高、存储密度高，为高密度存储提供一种可能磁介质能与磁场产生相互作用的物质磁 化磁介质在磁场作用下所发生的变化一、物质磁性的概述 RI无磁介质时：三、磁滞回线3.1 磁介质0B00BnIBB顺磁质铁磁质B三、磁滞回线3.1 磁介质01)BB02)BB03)BBCompany Logo分子磁矩轨道磁矩自旋磁矩电子绕核的轨道运动电子自旋等效于圆电流分子电流三、磁滞回线3.2 分子磁矩BmpImpISnmMpBCompany LogoLmpM0BmpLmp0BmpM轨道角动量与磁矩的关系：Lmepm2222rrVerIpmmVrL 电子磁矩受到力矩BpMm角动量定理dtLdM绕磁场进动附加一磁矩 与
6、外场 反向。mp0B三、磁滞回线3.2 分子磁矩三、磁滞回线3.3 顺磁质1、顺磁质分子的固有磁矩不为零0 mp无外磁场作用时，由于分子的热运动，分子磁矩取向各不相同,整个介质不显磁性。0 mp三、磁滞回线有外磁场时，分子磁矩要受到一个力矩的作用，使分子磁矩转向外磁场的方向，使介质内部磁场增强。mp0B0BpMm M0BB 0B3.3 顺磁质三、磁滞回线附加磁矩 与 相比要小得多，相差两个数量级。因此磁介质中的磁场是加强了。0B0mp 0B3.3 顺磁质mpmpCompany Logo三、磁滞回线3.4 抗磁质分子的固有磁矩为零0 mp电子绕核的轨道运动电子本身自旋mp外磁场场作用下，由进动产
7、生附加磁矩mp 电子的附加磁矩总是削弱外磁场的作用。抗磁性是一切磁介质共同具有的特性。0BB 总与外磁场方向反向测量磁滞回线的实验装置A测量H测量B 的探头（霍尔元件）电阻电阻电流表螺绕环铁环狭缝换向开关铁磁质的磁化规律三、磁滞回线3.5 铁磁质RNIH 2 磁强计测量BHr HBor 由 得出 曲线原理:励磁电流 I;用安培定理得HHr HBHr,B 三、磁滞回线3.5 铁磁质铁磁质的磁化规律Company Logo初始磁化曲线a.bcdBOH.SBSHe.rB fCHSB.SH 矫顽力CH 饱和磁感应强度磁滞回线剩 磁rB三、磁滞回线3.5 铁磁质Company Logo （1）铁磁质相邻
8、原子的电子之间存在强“交换耦合作用”，使得在无外磁场作用时，电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排列，形成自发磁化达到饱和状态的微小区域。这些区域称为“磁畴”三、磁滞回线3.5 铁磁质Company Logo软磁材料作变压器。纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感应强度大，矫顽力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小（HdB面积小）。还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。HBcH cH(1)软磁材料三、磁滞回线3.6 铁磁质应用Company Logo三、磁滞回线3.6 铁磁质应用(2)硬磁材料钨钢，碳钢，铝镍钴合金HBCHCH 矫顽力(Hc)大（102A/m)，剩磁Br大。磁滞回线的面积大，损耗大。还用于磁电式电表中的永磁铁。耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。Company Logo三、磁滞回线3.6 铁磁质应用(3)矩磁材料作存储元件Br=BS ，Hc 不大，磁滞回线是矩形。用于记忆元件，当+脉冲产生HHC使磁芯呈+B态，则脉冲产生H HC使磁芯呈 B态，可做为二进制的两个态。锰镁铁氧体，锂锰铁氧体HBCHCH 四、课后思考题思考题1，电滞回线与磁滞回线有何区别与联系？2，当前超薄PC机中使用的固态硬盘，其存储单元是什么？有什么缺点？答案可通过邮件提交：姓名-学号-第10讲作业Company Logo谢 谢！
