磁晶異向性

磁晶異向性是指物質的磁性隨方向而變的現象。主要表現為弱磁體的磁化率及鐵磁體的磁化曲線隨磁化方向而變。鐵磁體的磁各向異性尤為突出，是鐵磁體的基本磁性之一，表示飽和（或自發）磁化在不同晶體方向時自由能密度不同。

基本介紹

• 中文名：磁晶異向性
• 外文名：Magnetocrystalline anisotropy
• 定義：指物質的磁性隨方向而變的現象
• 表現：為弱磁體的磁化率及鐵磁體的磁
• 能源：磁
• 相關概念：磁性

定義

化學鍵尤其是π鍵 ，因電子的流動將產生一個小的誘導磁場，並通過空間影響到鄰近的氫核。在電子云分布不是球形對稱時，這種影響在化學鍵周圍也是不對稱的。有的地方與外加磁場方向一致，將使外加磁場強度增加，使該處氫核共振峰向低磁場方向移動（負禁止效應,deshielding effect） ，所以化學位移增大；有的地方則與外加磁場方向相反，將使外加磁場強度減弱，使該處氫核共振峰向高磁場方向移動（正禁止效應，shielding effect） ，所以化學位移減小，這種效應叫做磁的各向異性效應。

磁各向異性效應與局部禁止效應不同的是，局部禁止效應是通過化學鍵起作用，而磁各向異性效應是通過空間起作用的。磁各向異性效應具有方向性，其大小和正負與距離和方向有關。

磁晶

磁體不同方向的磁性不同。如弱磁的抗磁、順磁和反鐵磁晶體的磁化率隨晶體方向不同而異，強磁體飽和磁化在不同方向時自由能不同等。磁各向異性對強磁體的技術磁性有很大影響，因而是強磁物質的重要的基本磁性之一。

溫度低於居里溫度（見鐵磁性）的鐵磁體受外磁場作用時，單位體積物質達到磁飽和所需的能量稱為磁晶能，由於晶體的各向異性，沿不同方向磁化所需的磁晶能不同。對每種鐵磁體都存在一個所需磁晶能最小和最大的方向，前者稱易磁化方向，後者稱難磁化方向。鐵磁體受外力作用時，由於磁彈性效應（見磁致伸縮），體內應力和應變的各向異性會導致磁各向異性。在外磁場或應力作用下的鐵磁體進行冷、熱加工處理時，均可產生感生磁各向異性。鐵磁薄膜材料在一定外界條件影響下進行晶體生長時，也會引入生長磁各向異性。磁晶各向異性能Fk常表示為飽和磁化強度矢量Ms相對於主晶軸的夾角的三角函式的冪級數。其表式隨晶體對稱性而異。

磁晶各向異性能的微觀機制主要有以下幾種：①磁偶極相互作用。經典的磁偶極作用只對非立方晶體能引起各向異性。但常常不是主要的貢獻。②各向異性交換作用。來自軌道－自旋作用對交換作用的影響。存在於某些稀土離子及低對稱化合物中。③單離子各向異性。為晶體電場和軌道－自旋作用的聯合效應。它使單個離子的能級呈現各向異性。對鐵氧體和一些稀土離子，它的貢獻是主要的。④巡遊電子各向異性。來自軌道－自旋作用對能帶的影響。適用於3d金屬及合金。

磁形狀

對於非球形對稱的物體，磁化在不同方向時，退磁場及退磁場能不同，稱為磁形狀各向異性。

感生磁各向異性 　為某些材料經過某種處理後出現的附加的磁各向異性。這類處理有：磁場作用下的熱處理、應力作用下的熱處理及冷軋等。有磁場熱處理感生各向異性的材料，在無磁場作用下退火時，在磁疇及疇壁中獲得自發磁化條件下的感生各向異性。某些薄膜材料在磁場下生長，或由於某種條件生長，均可獲得生長感生各向異性。對金屬及合金的感生各向異性，原子對的有序排列（方向有序）的理論給出了合理的解釋。鐵氧體的感生各向異性則可用單離子理論（各向異性離子的有序分布）來表達解釋。

交換各向異性 　當材料中存在著鐵磁－反鐵磁界面或與亞鐵磁的界面時，由於界面原子間交換耦合，使鐵磁體附加一單“向”的各向異性。具有這種各向異性的材料有不對稱的磁滯回線,兩側的矯頑力Hcm不相等。在具有Co-CoO界面的微粒及FeMnPBAl非晶態中均發現這種各向異性。