[자성체]자성체의 종류와 설명

소개글

이 자료는 자성체를 처음 접하는 공학도와 자성체에 대한 자료를 얻고자 하는 학생에게 꼭 필요한 자료이다. 자성체에 대해 쉽고 정확하게 설명함으로써 빠른 시간에게 자성체에 대해 정확히 이해할 수 있을 것이다.

목차

1. spin of electrons

2 .자성체
(1) 자성체의 종류와 특징
가. 강자성체 (ferromagnatic material)
나. 약자성체
1) 반강자성체 (antiferromagnetic material)
2) 상자성체 (paramagnetic material)
다. 반자성체
라. 폐리자성체(ferrimagnatic material)

3. GMR

4. TMR

본문내용

1. spin of electrons
전자의 스핀 운동에 의한 스핀자기 모멘트에 관하여 생각하면, 전자의 스핀 운동에 의해 나타나는 자기 모멘트는 방향이 2(+,-)개로 되어 있으며 대부분의 원자들은 궤도 내에서 +와 -방향의 반대 방향으로 쌍을 이루고 있기 때문에 서로 상쇄되어 외부에는 자기 모멘트가 나타나지 않는다. 그러나 강자성체로 잘 알려진 철족 금속(Fe, Ni, Co 등) 에서는 3d궤도 내에서 자기 모멘트가 쌍을 이루고 있지 않아 강한 자성이 외부로 나타난다.
한편 3d 천이 금속의 최외각 전자인 4s의 전자는 자유전자가 되기 쉬우며 이로 인해 3d 전자는 주위의 금속 이온의 영향을 쉽게 받는다. 따라서 4s 전자는 주위의 금속 이온의 3d 궤도에 포함될 확률이 높고, 원자핵 주위의 궤도 운동성은 낮아져 3d 천이 금속의 자성의 근원은 궤도 운동에 기인하는 자성은 거의 나타나지 않고 원자의 스핀 운동에 의한 자기 모멘트가 자성의 근원이 되고 있다.
위와 같은 사실로부터 자성에 기여하는 것은 전자의 자전에 의한 스핀자기 모멘트 뿐만 아니라 희토류 원소(Gd, Nd, Sm, Tb 등 )의 연구 결과 전자궤도 상호작용에 의한 궤도 자기 모멘트도 자성에 중요한 역할을 하고 있음을 알게 되었다.
단면적이 S인 폐회로에 전류 i가 흐른다고 할 때 이때 나타나는 자기 모멘트는 이다. 여기에서는 진공 중의 투자율로 MKSA 단위계에서는 이고, CGS 단위계에서는 이다. 따라서 전자의 궤도 운동 즉 원운동에 의해 생기는 자기모멘트 m은
(여기에서 )
로 나타낼 수 있다. 여기에서 는 전자 한 개의 질량이다.
양자론에 따르면 궤도 운동량은 연속일 수 없으므로, 의 정수배 만을 만족한다. 여기에서 이다.
스핀이란 개념은 처음에 원자 spectra의 다중항 구조를 설명하기 위해 도입되었으며, 그것은 각운동량로써 원자 자신의 축에 대한 스핀운동과 대응된다고 생각하였다. 자기 모멘트를 동반한 이러한 운동은 실험적으로 Zeeman effect로 나타나며, 이러한 사실로부터 각운동량과 자기모멘트 사이에는 다음의 관계가 있음을 알 수 있다.
여기서 볼 때 궤도 운동에 의한 자기 모멘트와 스핀운동에 의한 자기 모멘트 사이에는 1:2의 관계임을 알 수 있다.
2 .자성체
자성을 지닌 물질. 즉 자기장 안에서 자화(磁化)하는 물질. 모든 물질은 강한 자기장 안에서는 자기모멘트를 나타내므로 엄밀한 뜻에서 일종의 자성체이다. 그러나 자기장에 대한 자화의 방향이나 세기가 물질에 따라 다르므로 몇 개의 종류로 분류된다. 강자성체는 자석에 달라붙는 등 강한 자성을 지닌 자성체이며, 원자의 자기모멘트가 정렬되어 있는 물질이다. 반강자성체는 2개의 원자의 자기모멘트가 크기가 같고 방향이 반대인 경우이다. 페리자성체는 반자성체에서 자기모멘트의 크기가 다른 것이다. 상자성체는 열진동 때문에 자기모멘트가 무질서한 방향을 잡고 있는 물질이다. 반자성체는 자기장을 걸면 자기장과 반대방향으로 자화가 이루어진다

참고 자료

없음