Магнитные состояния и гистерезисные свойства систем малых гетерогенных частиц

• Автор: Панов, Андрей Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 97 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Конфигурации магнитного момента в малых частицах
1.2. Механизмы перемагничивания
1.3. Модели двухкомпонентных частиц
1.4. Моделирование термических флуктуаций в ансамблях частиц
1.5. Выводы
Глава 2. Магнитные состояния малых частиц
2.1. Модель двухдоменной частицы
2.2. Устойчивость состояния с однородной намагниченностью гомогенной частицы
2.2.1. Основные и метастабильные состояния зерен магнетита
2.2.2. Анализ результатов моделирования для магнетита .
2.2.3. Критические размеры частиц железа
2.3. Состояния окисленных частиц железа
2.4. Магнитные состояния двухфазных частиц
2.4.1. Модель двухфазной частицы
2.4.2. Равновесные состояния двухфазной частицы
2.5. Влияние температуры на магнитные состояния
2.5.1. Распределение двухфазных частиц по состояниям .

2.5.2. Диаграммы магнитных состояний неоднородных
частиц при конечных температурах
2.6. Выводы
Глава 3. Гистерезисные свойства малых частиц
3.1. Кривая намагничивания зерен магнетита
3.2. Гистерезисные характеристики ансамбля двухфазных частиц
3.2.1. Время релаксации и вязкая намагниченность ансамбля невзаимодействующих частиц
3.2.2. Гистерезисные свойства и остаточная намагниченность ансамбля невзаимодействующих двухфазных зерен титаномагнетита
3.2.3. Намагничивание ансамбля двухфазных частиц Со-7-Ре20з
3.3. Магнитостатическое взаимодействие в ансамбле
двухфазных частиц
3.3.1. Функция распределения по полям взаимодействия .
3.3.2. Влияние взаимодействия на остаточную намагниченность и коэрцитивность ансамбля химически неоднородных частиц
3.4. Выводы
Заключение
Приложение А. Магнитостатическая энергия
двухфазного зерна
Приложение Б. Выражения для энергетических барьеров двухфазной частицы
Приложение В. Выражение матричной экспоненты через матрицу переходов
Список литературы

Введение
Актуальность темы. Большинство материалов для магнитной записи состоят из малых магнитных частиц размером порядка сотых долей микрометра. Встречающиеся в природе материалы — носители магнитной записи — представляют собой немагнитную матрицу с вкраплениями ферромагнитных зерен. Поэтому, для понимания процессов, происходящих в носителях магнитной записи, необходимо изучать такие частицы.
Для увеличения плотности магнитной записи обычно используют частицы, размеры которых таковы, что они находятся либо в однодоменном, либо в псевдооднодоменном состоянии. Для повышения устойчивости остаточной намагниченности по отношению к тепловым флуктуациям применяют высококоэрцитивные ферромагнетики.
Наиболее часто для магнитной записи используются частицы у-БегОз, СГ2О7, чистого железа, феррита бария. Для увеличения коэрцитивности в частицы у-БегОз может добавляться кобальт. Все эти частицы, кроме ВаБе^СДэ, имеют кубическую структуру и удлиненную форму.
Малые магнитные частицы являются также предметом исследования в магнетизме горных пород. Чаще носителями природной намагниченности являются оксиды железа со структурой шпинели, которые могут содержать титан. Спектр размеров частиц в горных породах обычно шире используемых в технике, так что магнитное состояние частиц может быть и многодоменным.
Предположение об однофазности (химической однородности) ферромагнитных зерен, лежащее в основе теоретических исследований магнитных свойств однодоменных или близких к ним по размерам частиц, является, скорее упрощением, нежели соответствует действительности.

1 1 1 1 _ _ Л 1 3

qa У
У У__. У. , х
(1 - е)а га

Рис. 2.9. Иллюстрация к модели двухфазной частицы.
2.4. Магнитные состояния двухфазных частиц
2.4.1. Модель двухфазной частицы
Рассмотрим частицу, состоящую из двух кристаллографически одноосных однородно намагниченных ферромагнетиков и имеющую форму параллелепипеда с основанием а2 и высотой да (см. рис. 2.9). Ферромагнитные области (фазы) характеризуются следующими параметрами: 1а1 и 1в2 — спонтанные намагниченности, к, к2 — безразмерные константы кристаллографической анизотропии, (1 — е), е — относительные объемы первой и второй фаз соответственно. Для простоты будем считать, что вектора /<■! и 1а2 расположены в плоскости хОх, оси кристаллографической анизотропии обоих ферромагнетиков параллельны оси Ох. Частица помещена во внешнее магнитное поле Н, направленное вдоль оси Ох.
Исключим из рассмотрения магнитоупругое межфазное взаимодействие, что может быть более или менее обосновано лишь в случае сильно неупорядоченного распределения магнитных атомов в граничном слое.
В принятом приближении свободную энергию зерна .Р, находящегося во внешнем поле Н при нулевой абсолютной температуре (Т = 0), можно представить в виде суммы энергии кристаллографической анизотропии
■Е'а = 2 {кЛ (! - £) + к21з2£ЫЪ2б2) да3,
(2.13)