Nd_2Fe_(14)B/α″-Fe_(16)N_2双层膜磁性能和磁化反转过程的研究

本文运用三维微磁学方法对Nd_2Fe_(14)B/α″-Fe_(16)N_2磁性双层膜模型垂直取向的磁滞回线、磁化反转过程、矫顽力和磁能积等进行了系统的研究.计算结果表明磁滞回线的方形度随着软磁层厚度(Ls)的增加而变差.同时,成核场和矫顽力随Ls的增加而单调递减.另外,在磁化反转的过程中发现了磁涡流态的产生和湮灭,而且进一步计算磁化反转过程中的能量变化过程发现涡流态的形成总伴随着能量的减小.剩磁和最大磁能积随Ls的增大先增大,达到峰值后迅速降低,而矫顽力呈单调递减趋势.当Ls=1 nm时,最大磁能积达到最大值81.7 MGOe.     

Nd2Fe14B/α″-Fe16N2双层膜磁性能和磁化反转过程的研究

本文运用三维微磁学方法对Nd2Fe14B/α″-Fe16N2磁性双层膜模型垂直取向的磁滞回线、磁化反转过程、矫顽力和磁能积等进行了系统的研究．计算结果表明磁滞回线的方形度随着软磁层厚度(Ls)的增加而变差．同时,成核场和矫顽力随Ls的增加而单调递减．另外,在磁化反转的过程中发现了磁涡流态的产生和湮灭,而且进一步计算磁化反转过程中的能量变化过程发现涡流态的形成总伴随着能量的减小．剩磁和最大磁能积随Ls的增大先增大,达到峰值后迅速降低,而矫顽力呈单调递减趋势．当Ls=1 nm时,最大磁能积达到最大值81.7 MGOe．     

易轴取向对Nd2Fe14B/α-Fe双层膜退磁过程影响的微磁学分析

运用一维和三维微磁学模拟探究了易轴与外场存在偏角β情况下Nd₂Fe₁₄B/α-Fe 双层膜的磁矩反转过程, 计算了磁矩反转过程中磁滞回线和磁能积, 并与实验结果进行了对比. 计算结果表明, 在膜面内的易轴偏角β严重影响磁矩反转过程. 当β≠0°时, 磁矩反转过程中无明显成核现象, 随着易轴偏角β的增大, 剩磁显著减小, 磁滞回线方形度变差, 导致磁能积急剧减小. 对于Nd₂Fe₁₄B(10 nm)/α-Fe(8 nm)双层膜, β=10°时, 最大磁能积下降30.3%. 在磁矩反转过程中, 总能量最大时对应的外磁场能随易轴偏角的增大而减小, 交换作用能先增大后减小, 磁晶各向异性能则随着易轴偏角的增大而增大. 软磁相厚度越大, 双层膜的磁能积受易轴偏角影响越大. 在膜面外的易轴偏角对磁矩反转过程也有类似的影响. 关键词： 微磁学模拟 磁晶易轴 磁能积 能量     

界面原子扩散对SmCo/Fe交换弹簧双层膜磁性能影响的微磁学研究

本文通过三维微磁学数值模拟,研究了界面处原子扩散形成的界面层对易轴平行和垂直膜面取向SmCo/Fe双层膜磁性能的影响.当易轴取向平行膜面时,体系成核在第二象限.随着界面层厚度的增加,尽管剩磁逐渐减小,而成核场和钉扎场逐渐增加,以致最大磁能积先增加后减小,直至体系由交换弹簧磁体过渡到刚性磁体.当易轴取向垂直膜面时,随着界面层厚度的增加,体系成核由第一象限逐渐过渡到第二象限,虽然钉扎场从减小、不变到略有增加,但成核场和剩磁逐渐增加,导致最大磁能积逐渐增加.在退磁过程中,膜面内自旋偏转:易轴平行膜面取向系统显示了 flower态和C态的产生与消失的过程;而易轴垂直膜面取向系统显示了vortex态的产生与消失的过程.随着易轴平行膜面SmCo/Fe双层膜界面层中SmCo原子扩散比例的增加,成核场和钉扎场增加但剩磁减小,最大磁能积先增加后降低.当易轴两种取向时,对任一界面层厚度,成核场随界面交换耦合常数的增大而增大,这表明界面层的存在增强了硬磁/软磁层之间的交换耦合作用.本文建立的模型很好地模拟了相关的实验结果[2007 Appl. Phys. Lett. 91 072509].     

垂直取向Nd2Fe14B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转

运用微磁学方法结合物质参数探究了垂直取向Nd2Fe14B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转过程,计算出成核场、钉扎场以及磁滞回线随Ls(软磁相厚度)的变化,并与相关的实验和理论数据进行比较.由于考虑了退磁能量项,垂直取向的成核场比平行取向时低,在外磁场还没有反向时就发生了成核.随着软磁相厚度的增加,理论矫顽力从等于成核场(同时也等于钉扎场),到等于钉扎场,再到小于钉扎场,矫顽力机理由成核变为钉扎.     

交换弹簧磁性多层膜的磁矩取向及磁滞回线的解析研究

本文以界面交换耦合常数Jⁱ和软磁相厚度L^s为主要参变量,研究了易轴与膜面平行情况下的Nd₂Fe₁₄B/α-Fe磁性多层膜的磁矩随外场变化的取向及磁滞回线,并得到了成核场的解析公式.分析发现,Jⁱ对磁矩取向、钉扎场和矫顽力机理有着较大的影响.当L^s较小时,钉扎场等于成核场,随着Jⁱ的减小 关键词： 成核场 钉扎场 矫顽力 磁滞回线     

高性能纳米复合永磁材料的模拟计算研究

构造了在软磁相基体中析出规则形状硬磁相的各向同性和各向异性纳米复合永磁材料Pr2Fe14Bα-Fe.利用微磁学的有限元法，模拟计算了样品的磁滞回线.通过对剩磁、矫顽力和最大磁能积与软磁相厚度的关系分析，发现在软磁相厚度为0—12nm的范围内，复合磁体的矫顽力随软磁相厚度的增加而单调下降，而最大磁能积则是在适当的矫顽力和剩磁下达到最高.预计纳米复合Pr2(Fe,Co)14Bα-(Fe,Co)的各向同性磁体的最大磁能积最高可达248kJ/m3，而各向异性磁体则高达784kJ/m3. 关键词： 纳米复合永磁 矫顽力 剩磁 磁能积     

纳米晶永磁Pr2Fe14B微磁学有限元法的模拟计算研究

根据实验数据，构造了接近实际纳米晶永磁Pr2Fe14B的样品，用微磁学有限元法进行了模拟计算.计算结果表明，晶界处各向异性的下降会导致矫顽力减小、剩磁值增大，而晶界处交换作用常数的减小则会使剩磁值减小、矫顽力增大.通过对实验样品的模拟研究发现，晶界处各向异性和交换作用常数的共同减小能够同时拟合出真实的矫顽力和剩磁值.模拟计算与实验在退磁曲线形状上的差距则说明模拟还存在不足. 关键词： 纳米晶永磁 磁滞回线 矫顽力 剩磁     

垂直取向Nd2Fe14B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转

运用微磁学方法结合物质参数探究了垂直取向Nd₂Fe₁₄B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转过程,计算出成核场、钉扎场以及磁滞回线随Ｌ^s（软磁相厚度）的变化,并与相关的实验和理论数据进行比较.由于考虑了退磁能量项,垂直取向的成核场比平行取向时低,在外磁场还没有反向时就发生了成核.随着软磁相厚度的增加,理论矫顽力从等于成核场（同时也等于钉扎场）,到等于钉扎场,再到小于钉扎场,矫顽力机理由成核变为钉扎. 关键词： 成核场 钉扎场 矫顽力 磁滞回线     

晶粒易轴取向度对纳米晶永磁Pr2Fe14B磁性的影响

构造了立方和不规则形状晶粒的各向异性纳米晶单相r2Fe14B磁体.利用微磁学的有限元法,模拟计算了样品的磁滞回线.计算结果表明,随着磁体晶粒易轴取向度的变差,磁体的剩磁、矫顽力均随之下降.不同晶粒尺寸的纳米晶单相Pr2Fe14B磁体,其磁性能随取向度的变化快慢不同,原因在于磁体中的晶间交换作用(IGEC)的强弱不同.随着晶粒取向度的提高,纳米晶单相磁体的矫顽力逐渐增加,这完全不同于烧结磁体.     

Effect of exchange coupling on magnetic property in Sm–Co/α-Fe layered system

The hysteresis loops as well as the spin distributions of Sm–Co/α-Fe bilayers have been investigated by both threedimensional(3D) and one-dimensional(1D) micromagnetic calculations, focusing on the effect of the interface exchange coupling under various soft layer thicknesses t~s. The exchange coupling coefficient Ahsbetween the hard and soft layers varies from 1.8 × 10~(-6)erg/cm to 0.45 × 10~(-6)erg/cm, while the soft layer thickness increases from 2 nm to 10 nm. As the exchange coupling decreases, the squareness of the loop gradually deteriorates, both pinning and coercive fields rise up monotonically, and the nucleation field goes down. On the other hand, an increment of the soft layer thickness leads to a significant drop of the nucleation field, the deterioration of the hysteresis loop squareness, and an increase of the remanence. The simulated loops based on the 3D and 1D methods are consistent with each other and in good agreement with the measured loops for Sm–Co/α-Fe multilayers.     

正交各向异性双层交换弹簧薄膜的磁矩分布

本文以Pt_(84)Co_(16)/TbFeCo双层交换弹簧体系为研究对象,利用微磁学连续模型,研究了软/硬磁层易轴方向相互垂直的新型体系中磁矩的分布特征.研究结果表明,磁矩偏离薄膜法线方向的角度在软磁层中沿膜厚方向的变化速率比硬磁层中的快.通过调节软磁层参数来增加软/硬磁的各向异性常数比、交换能常数比、饱和磁化强度比或外磁场强度,都可有效改变磁矩偏角在软/硬磁层中的变化速率.特别是当软/硬磁各向异性常数比值和交换能常数比值同时增大时,可以使得磁矩在硬磁层中的变化速率快于软磁层中的.而饱和磁化强度比值对磁矩变化速率的影响源于饱和磁化强度的变化会相应地改变各向异性常数,进而改变磁矩在软/硬磁层中磁矩方向变化速率的比值.此体系的磁滞回线显示磁性参数的改变可以显著改变体系的剩磁及饱和磁场.软磁层中的退磁场能及体系的正交各向异性可导致负的成核场.     

Anti-function solution of uniaxial anisotropic Stoner-Wohlfarth model

The anti-trigonometric function is used to strictly solve the uniaxial anisotropic Stoner-Wohlfarth (SW) model, which can obtain the relation of the angle α (θ) between the magnetization (the anisotropy field) and the applied magnetic field. Using this analytic solution, the hysteresis loops of uniaxial anisotropic SW particles magnetized in typical directions could be numerically calculated. Then, the hysteresis loops are obtained in randomly distributed SW particle ensembles while ignoring the dipole interaction among them with the analytic solution. Finally, the correctness of the analytic solution is verified by the exact solutions of remanence, switching field, and coercivity from the SW model. The analytic solution provides an important reference for understanding the magnetizing and magnetization reversal processes of magnetic materials.     

Fe_3O_4单晶薄膜磁性电场调控的微磁学仿真研究

磁性薄膜磁学特性电场调控的相关研究对开发新型低功耗磁信息器件具有突出意义.本文基于电场调控磁性的基本理论,以OOMMF(Object Oriented Micro-Magnetic Frame)微磁学仿真软件为工具,研究了电场对生长于PZN-PT单晶衬底上Fe_3O_4单晶薄膜磁学特性的调控.研究结果显示:无外加电场时,薄膜表现出典型的软磁特性;沿衬底[001]方向施加的外加电场可以使得薄膜矫顽力、矩形比等磁学特性发生显著改变:当外加磁场沿[100]([010])时,施加正值(负值)电场强度可以显著增大薄膜的矫顽力与矩形比,当电场强度不小于0.6 MV/m时薄膜矩形比达到1.这是因为外加电场导致薄膜产生单轴应力各向异性,使得薄膜的等效磁各向异性发生了从无外电场下的面内四重磁晶各向异性向高电场下的近似单轴磁各向异性的过渡.外加1 MV/m与-1 MV/m的电场时等效易磁化轴分别沿[100]与[010]方向.另外,外加1 MV/m(-1 MV/m)的电场强度可以使得铁磁共振的频率增大(减小)接近1 GHz.     

磁性纳米颗粒系统偶极相互作用的Monte Carlo研究

采用局域Monte Carlo方法模拟不同易轴分布的简单立方排列单分散单畴Fe纳米颗粒系统的ZFC-FC曲线及磁滞回线.结果表明：随着偶极相互作用的增强，系统的阻塞温度T_B逐渐增大，且ZFC曲线的峰变宽.说明偶极相互作用使得系统的有效能垒提高，分布宽度增加.研究FC曲线磁化强度的倒数与温度关系，发现偶极相互作用系统中存在反铁磁有序.系统的阻塞态及超顺磁态的磁滞回线表明，极低低温下，随着偶极相互作用的增强，系统的矫顽力和剩磁减小，偶极相互作用阻碍系统的磁化；系统处于超顺磁态，各向异性作用及偶极相互作用使得系统的磁化曲线偏离Langevin曲线且偶极相互作用展现出退磁相互作用效应.偶极相互作用增强，系统磁化曲线与Langevin曲线偏差量的最大值向低场移动.在偶极相互作用下，易轴与外场夹角为45°的磁性纳米颗粒系统的平均有效能垒和有效能垒分布宽度较易轴随机分布系统的大.     

外加电场和Al组分对纤锌矿AlGaN/GaN量子阱中的电子g因子的影响

研究了外加电场和垒层的Al组分对AlGaN/GaN量子阱中的横向和纵向g因子(g⊥和g//)及其各向异性(δg)的影响.纤锌矿体结构的贡献(S_//~(bulk)和g⊥)是构成g⊥=(g//-g_0)=g_//~(bulk)的主要部分,但g_//~(bulk)和g⊥的差值很小且几乎不随外加电场和Al组分改变.当外加电场的方向同极化电场的方向相同(相反)且增加时,g_//~(bulk)和g_⊥~(bulk)的强度同时增加(减小).当外加电场从-1.5×10~8 V·m~(-1)到1.5×10~8 V·m~(-1)变化时,异质结界面对g⊥的贡献(Γ_(Inter))大于0且强度缓慢增加,阱层对g⊥的贡献(Γ_W)小于0且强度也缓慢增加.然而Γ_(Inter)的强度比Γ_w大,且后者的强度随着外加电场的改变增加较快,所以δg0且强度随着外加电场的变化而减小.当垒层的Al组分增加时,如果不考虑应变效应(S_(1,2)=0),g_//~(bulk)和g⊥的强度同时减小,然而考虑应变效应后(S_(1,2)≠0),β_1g⊥和γ1(g_//~(bulk))的强度随着Al组分的增加而增加.随着垒层Al组分的增加,Γ_(Inter)和Γ_w的强度都增加,但Γ_(Inter)的强度较大且增加得较快,所以的的强度缓慢增加.g⊥的强度先随着Al组分的增加而减小,然后又随着Al组分的增加而增加,因为g⊥小于0且强度随着Al组分增加得很快.结果表明,AlGaN/GaN量子阱结构中的电子g因子及其各向异性可以被外加电场、垒层的Al组分、应变效应和量子限制效应共同调制.     

Effects of terbium sulfide addition on magnetic properties,microstructure and thermal stability of sintered Nd-Fe--B magnets

To increase coercivity and thermal stability of sintered Nd–Fe–B magnets for high-temperature applications, a novel terbium sulfide powder is added into(Pr_(0.25)Nd_(0.75))_(30.6)Cu_(0.15)Fe_(bal)B_1(wt.%) basic magnets. The effects of the addition of terbium sulfide on magnetic properties, microstructure, and thermal stability of sintered Nd–Fe–B magnets are investigated.The experimental results show that by adding 3 wt.% Tb_2S_3, the coercivity of the magnet is remarkably increased by about 54% without a considerable reduction in remanence and maximum energy product. By means of the electron probe microanalyzer(EPMA) technology, it is observed that Tb is mainly present in the outer region of 2:14:1 matrix grains and forms a well-developed Tb-shell phase, resulting in enhancement of HA, which accounts for the coercivity enhancement.Moreover, compared with Tb_2S_3-free magnets, the reversible temperature coefficients of remanence(α) and coercivity(β) and the irreversible flux loss of magnetic flow(hirr) values of Tb_2S_3-added magnets are improved, indicating that the thermal stability of the magnets is also effectively improved.     

Attempt to generalize fractional-order electric elements to complex-order ones

The complex derivative D~(α±jβ), with α, β∈ R+ is a generalization of the concept of integer derivative, where α = 1,β = 0. Fractional-order electric elements and circuits are becoming more and more attractive. In this paper, the complexorder electric elements concept is proposed for the first time, and the complex-order elements are modeled and analyzed.Some interesting phenomena are found that the real part of the order affects the phase of output signal, and the imaginary part affects the amplitude for both the complex-order capacitor and complex-order memristor. More interesting is that the complex-order capacitor can do well at the time of fitting electrochemistry impedance spectra. The complex-order memristor is also analyzed. The area inside the hysteresis loops increases with the increasing of the imaginary part of the order and decreases with the increasing of the real part. Some complex case of complex-order memristors hysteresis loops are analyzed at last, whose loop has touching points beyond the origin of the coordinate system.     

晶粒易轴取向度对纳米晶永磁Pr2Fe14B磁性的影响

构造了立方和不规则形状晶粒的各向异性纳米晶单相Pr₂Fe₁₄B磁体 .利用微磁学的有限元法，模拟计算了样品的磁滞回线.计算结果表明，随着磁体晶粒易轴取向度的变差， 磁体的剩磁、矫顽力均随之下降.不同晶粒尺寸的纳米晶单相Pr₂Fe_{14B磁体，其磁 性能随取向度的变化快慢不同，原因在于磁体中的晶间交换作用 (IGEC) 的强弱不同.随着 晶粒取向度的提高，纳米晶单相磁体的矫顽力逐渐增加，这完全不同于烧结磁体. 关键词： 纳米晶磁体 矫顽力 剩磁}