Poplavko Magnetism

---

 
Ю.М. Поплавко 
ОСНОВЫ ФИЗИКИ 
МАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЙ 
В КРИСТАЛЛАХ 
КИЕВ • НТУУ «КПИ» • 2007 
-2-
УДК 539.2; 620.9 
 
Ю.М. Поплавко 
ОСНОВЫ ФИЗИКИ МАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЙ В 
КРИСТАЛЛАХ: Учебное пособие. ⎯ Киев: НТУУ «КПИ». 
2004. ⎯ ....с. Ил. 72. Библ.: 9 назв. 
Данное учебное пособие предназначено для самостоя-
тельной подготовки студентов по курсам «Физика твердого те-
ла», а также «Материалы и компоненты электронной техники». В 
пособии рассмотрены основы современных представлений о 
физике магнетизма в аспекте применений магнитных свойств 
материалов в современной микроэлектронике и наноэлектро-
нике.
Рассматриваются различные физические механизмы 
диамагнетизма, парамагнетизма, ферромагнетизма, антиферро-
магнетизма и ферримагнетизма. Описаны основные магнитные 
свойства металлов, полупроводников и диэлектриков. Особен-
ное внимание уделяется магнетизму в нано-структурных мате-
риалах в связи с их современными и перспективными примене-
ниями. В «Приложении» в упрощенном изложении рассматри-
ваются разные аспекты квантово-механического подхода к опи-
санию магнитных свойств кристаллов и наноматериалов. 
Учебное пособие рассчитано на студентов, обучающих-
ся по направлению 0908 – «Электроника». Может быть исполь-
зовано также при подготовке магистров и аспирантов, специа-
лизирующихся в области электронного материаловедения. 
 
Рекомендовано к изданию в качестве учебного пособия Ученым со-
ветом факультета электроники НТУУ «КПИ» 
Р е ц е н з е н т ы : 
канд. техн. наук, доцент В.И. Молчанов, 
канд. техн. наук, доцент В.И. Ильченко 

---

-3-
ISBN ЮМ Поплавко, 2007 
СОДЕРЖАНИЕ 
 
ПРЕДИСЛОВИЕ.................................................................................... 5 
1. Введение. ............................................................................................... 8 
2. Магнитно-неупорядоченные вещества....................................... 18 
2.1 Диамагнетизм.............................................................................. 19 
2.2 Парамагнетизм............................................................................ 24 
2.3 Парамагнетизм: механизм Ланжевена-Кюри ..................... 26 
2.4 Парамагнетизм металлов: механизм Паули ....................... 34 
2.5 Заключение. ................................................................................ 41 
3. Магнетики с дальним магнитным порядком .............................. 44 
3.1 Ферромагнетизм......................................................................... 48 
3.1.1. Физическая природа ферромагнетизма. ............................ 49 
3.1.2. Температурная зависимость магнитной проницаемости54 
3.1.3. Температурная зависимость спонтанной 
намагниченности ................................................................................ 55 
3.1.4. Теплоемкость ферромагнетиков .......................................... 58 
3.1.5 Доменная структура ферромагнетиков................................ 60 
3.1.6. Кривая намагничивания.......................................................... 64 
3.1.7 Магнитный гистерезис............................................................. 66 
3.1.8. Анизотропия магнитных свойств......................................... 68 
3.1.9 Магнитострикция и термострикция. .................................... 69 
3.1.10 Магнитокалоричекий эффект ............................................. 73 
3.2. Антиферромагнетизм.............................................................. 77 
3.3. Ферримагнетизм........................................................................ 79 
3.4. Ферриты на основе редкоземельных элементов............... 84 
4. Магнитные полупроводники и диэлектрики. ............................ 88 
4.1. Магнитооптические явления.................................................. 90 
4.1.1. Основные оптические свойства кристаллов..................... 92 
4.1.2. Магнитооптические эффекты. ............................................. 96 
4.2. Магнитные полупроводники. .............................................. 103 
5. Нано-структурные магнитные материалы................................. 110 
5.1. Особенности нанофизики................................................... 110 
5.2. Аморфные сплавы и спиновые стекла.............................. 118 
5.2. Магнитожесткие и магнитомягкие наноматериалы. ...... 126 
5.4. Динамические свойства наномагнитов. ............................ 131 
-4-
5.5. Магнитные частицы в нано-порах. ........................................ 135 
5.6. Наноуглеродные ферромагнетики. ....................................137 
5.7. Гигантское и колоссальное магнитосопротивление......139 
5.6. Ферромагнитные жидкости. .................................................147 
6. Заключение. ......................................................................................151 
Приложение Атомная структура твердых тел и квантовая механика 
как основа описания магнетизма..............................................................154 
П.1.Частицы .....................................................................................155 
П.1.1 Дуализм волна – частица ...................................................156 
П.1.2 Электроны .............................................................................160 
П.1.3 Принцип неопределенности ............................................164 
П.1.4 Фотоны ...................................................................................168 
П.1.5 Нуклоны .................................................................................171 
П.1.6 Атомы .....................................................................................174 
П.1.7 Принцип Паули ...................................................................179 
П.1.8 Постоянная тонкой структуры .........................................180 
П.1.9 Спин........................................................................................185 
П.1.10 Заполнение электронных оболочек в атомах ............190 
П.2 Квазичастицы ................................................................................195 
П.2.1 Фононы........................................................................................199 
П.2. 2 Магноны...............................................................................214 
П.3 Заключение...................................................................................218 
ЛИТЕРАТУРА .....................................................................................226