铁磁纳米晶结构的动态磁化特性及共振机理研究

题名:铁磁纳米晶结构的动态磁化特性及共振机理研究
作者:周佩珩
学位授予单位:电子科技大学
关键词:铁磁纳米晶结构;;纳米结构效应;;非一致进动;;交换共振模型;;磁极限关系
摘要:
 铁磁纳米晶合金材料,特别是该类材料构成的复合结构,正逐步取代传统铁氧体材料,应用
于高频/微波领域,是目前微波磁性材料领域研究的热点。对于这类结构复杂的材料而言,其动态磁Neodymium Magnets
化模型及共振机理尚未解决,尤其是考虑纳米结构效应——传统模型将不再适用,因此无论是纳米磁
学基础研究还是材料设计都受到制约。
 本论文紧密围绕铁基纳米晶合金颗粒的相结构和磁性
能开展了系列研究工作。采用机械合金和非晶晶化工艺制备以α-Fe为主晶相具有多种相结构的纳
米晶合金材料,通过对其磁化特性、多共振现象及其物理机制的系统探索,提出并验证了纳米晶结构
的动态磁化模型以及从复合物参数到本征性能的微波磁性能分析方法;建立并发展了自旋波和磁极
限关系的新颖内容,为完善高频磁结构的研究体系提供了新思路。
 其创新点如下:
 1.建立
了片状各向异性铁基纳米晶颗粒复合物等效磁导率的计算模型,具有重要的物理意义和工程应用价
值。在该模型中提出了非均匀取向http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets磁性填充颗粒的有效退磁因子表达式,实现了对复合物结构——
填充颗粒形状和取向特征的描述;发展了Maxwell-Garnett公式和颗粒本征磁导率提取方法,从复合
物实验数据中成功提取出具有薄片形状和面内取向特征的纳米晶颗粒本征磁导率,且与实际情况相
符。
 2.在Aharoni交换模型基础上,首次建立并验证了铁磁纳米晶结构的非一致进动交换模型。
该模型基于纳米结构交换耦合作用以及表面效应的磁特征,形成了有效内部均匀磁场的概念,通过一
致进动铁磁共振和非一致进动交换共振两类机制,对具有多种相结构特征的铁基纳米晶颗粒微波多
共振现象进行了系统的描述;并发展了微波磁谱的叠加/分解技术,为铁磁纳米晶颗粒微波磁谱的系
统分析方法提供了思路。
 3.通过对表面各向异性边界条件下非一致进动交换模型的求解研究,提
出了自旋交换模式特征长度的假设,发现了一类自旋交换模式跃迁的奇特现象,该研究对纳米磁结构
自旋波在微波器件的应用具有显著意义。
 4.首次提出了基于纳米结构效应的新型磁极限关系式
。该类关系式不仅与已有的磁极限关系兼容,而且完整考虑了阻尼效应,能够揭示出复合物内部颗粒
的取向分布情况,与真实铁磁纳米材料更为接近,是对纳米晶结构非一致进动交换模型的总结和提升
。
 总之本论文的研究工作,深入探讨了介观纳米结构效应与宏观磁性能间的相互作用机制,所
形成的铁磁纳米晶合金颗粒动态磁化模型及共振机理,发展了该类材料的磁性能理论研究体系,具有
重要指导意义。
学位年度:2009