11第10讲电滞回线与磁滞回线.

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主讲：周聪华内容提要一、概述二、电滞回线三、磁滞回线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:ComplementaryMetalOxideSemiconductorRAM,断电-存储不失1.2存储器材料：晶体管一、概述CMOSGDSpnn1.2存储器材料：晶体管pGDSDSVTGSVV电子反型层nn(b)沟道中产生反型层电荷pGDSDSVTGSVV空间电荷区nn(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pGDSDSVTGSVV电子反型层nn(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：GiantMagnetoResistance2007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：磁性巨磁阻效应：GiantMagneticResistance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ep0epCompanyLogo1.无极分子的位移极化+-+He+-E+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-均匀介质EE+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-非均匀介质+-+-+-+-+--qqlqPe二、电滞回线2.2极化二、电滞回线2.2极化ff外EpMe++++++++++++++++++++两端面出现极化电荷层转向外电场ep外Eep加上外场++++++++++++++++++++++++++外E0外E二、电滞回线2.3铁电体ABX3：钙钛矿类晶体结构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自发极化Ps剩余极化Pr矫顽电场EcP是E的双值函数P的取值与计划过程有关翻转：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CompanyLogo二、电滞回线2.4铁电体的电滞回线电畴取向CompanyLogo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0B00BnIRIRIRI锰、铬、氮气----银、铜、氢….铁、钴、镍及其合金BB此种磁介质称为顺磁质此种磁介质称为抗磁质此种磁介质称为铁磁质B三、磁滞回线3.1磁介质01)BB02)BB03)BBCompanyLogo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BmpIˆmpISnmMpBCompanyLogoLmpM0BmpLmp0BmpM轨道角动量与磁矩的关系：Lmepm2222rrVerIpmmVrL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外场反向。mp0B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。mp0B0BpMmM0BB0B3.3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。0B0mp0B3.3顺磁质mpmpCompanyLogo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05101520磁强计A测量H测量B的探头（霍尔元件）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BH~rHBor由得出曲线原理:励磁电流I;用安培定理得HH~rH~BHr,B三、磁滞回线3.5铁磁质铁磁质的磁化规律CompanyLogo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CompanyLogo（1）铁磁质相邻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”多晶磁畴结构示意图三、磁滞回线3.5铁磁质CompanyLogo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CompanyLogo三、磁滞回线3.6铁磁质应用(2)硬磁材料——作永久磁铁钨钢，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。CompanyLogo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[e-mail]谢谢！