Основные типы магнитных состояний вещества

 
Вопросы для самопроверки 
1. Какие основные параметры характеризуют магнитные свойства материалов? 
2. Что общего и чем различаются температурные зависимости магнитной восприимчивости
различных материалов? 
3. Что такое магнитный гистерезис и какими параметрами он характеризуется? 
4. Какие основные параметры характеризуют спиновые свойства материалов? 
5. Что такое спиновые волны? 
2.3. Магнитные проводящие материалы
 
Металлы, сплавы и химические соединения, сочетающие ферромагнитные свойства с 
высокой электропроводностью, широко используются в активных элементах спинтроники. 
Магнитные свойства наиболее часто применяемых ферромагнитных металлов и сплавов на 
их основе обобщены в табл. 2.2 и 2.3. Принимая во внимание важность температуры Кюри 
для их практического применения, материалы в таблицах расположены в порядке снижения 
этого параметра. Остальные параметры приведены для комнатной температуры. Следует 
также иметь ввиду, что в тонкопленочном состоянии и в низкоразмерных структурах из этих 
материалов их параметры отличаются от приведенных в таблицах.
Таблица 2.2. Магнитные и спиновые свойства ферромагнитных 3d-металлов металлов
Материал 
Параметр 
Co 
Fe 
Ni 
7
Предсказаны в: F. Bloch, Zur Theorie des Ferromagnetismus, Ztschr. fur Phys. 61, 206 (1930). 

---

53 
Температура Кюри, К 
1388 
1043 
627 
Спиновая поляризация, % 
42 
46 
46 
Магнитная проницаемость, отн. ед. 
70–250 
10000–200000 
110–600 
Намагниченность насыщения, Ам
2
/кг 
163 
218 
55 
Коэрцитивная сила, А/м 
800
4 
400 
Ферромагнитные 3d-металлы характеризуются температурой Кюри выше комнатной, в 
то время как ферромагнетики в ряду 4f-металлов характеризуются относительно невысокой 
температурой Кюри: Gd – 289 K, Tb – 223 K, Dy – 87 K, Tm – 22 K, Ho – 20 K, Er – 19,6 K. 
Магнитные свойства металлов существенно зависят от типа кристаллической 
структуры, наличия примесей и дефектов. Например, добавление к Fe в качестве примеси 3–
5 ат.% Si снижает температуру Кюри до 860–993 К, спиновую поляризацию до 35–40 %, 
намагниченность насыщения до 140–200 Ам
2
/кг, однако повышает технологичность 
материала.
Сплавы различных металлов значительно расширяют возможности выбора 
ферромагнитных проводников, как по свойствам, так и по технологической совместимости с 
базовыми процессами полупроводниковой и тонкопленочной электроники. Не смотря на 
существование значительного количества сплавов с сочетанием различных ферромагнитных, 
антиферромагнитных и немагнитных металлов, практическое использование в спинтронике 
получили лишь отдельные представители этой группы материалов. Они приведены в 
табл. 2.3.
Таблица 2.3. Магнитные и спиновые свойства сплавов на основе ферромагнитных