Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
33. Кульварская Б. С.//Итогн науки и техники. Сер. Электроника. 1981. Т. 13. С. 111—149.
34. Черепин В. Т. Ионный зонд. Киев: Наукова думка, 1981.
35. Baragiola R. A., Alonso Е. A., Oliva Florio А.//
Phys. Rev. В. 1979. Vol. 19, No 1. P. 121—129.
36. Ewing R. I.//Phys. Rev. 1965. Vol. 139, No 6A. P. 1840—1843.
37. Pholoemission in Solids//'Ed. by M. Cardonat L. Ley: Topics in Applied Physics. Berlin — Heidelberg: Springer-Verlag, 1978.
38. Handbook of Auger electron Spectroscopy/ P. W. Palmberg, G. E. Riach. Weber R. E. Edina: Phys. Electron. Industry, 1975.
39. Handbook of X-Ray Pholoelectron Spectrosco-py/C. D. Wagner, W. M. Riggs, L. E. Davis. Minnesota, USA: Perkin-Elmer Corp.. 1979.
40. Hoene E. L.//Aev. Electron. Electron. Phys. 1972. Vol. 33A P. 369—380.
41. Аршавский A. H., Голубев Г. П., Кауфман И. X. и др./'/ЖТФ. 1986. Т. 56. Вып. 8. С. 1580—1587.
Глава 26
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ДНА- И ПАРАМАГНЕТИКОВ
В. Ю. Иванов, JI. И. Винокурова
Ниже приведены магнитные характеристики веществ, не обладающих (в отсутствие магнитного поля) атомной магнитной структурой: простых элементов, наиболее известных неорганических соединений, а также некоторых важных для практики соединений (силициды, селениды, теллуриды и др.).
В слабых магнитных полях (цБЯ<кГ, где Цб — магнетон Бора, H — напряженность магнитного поля, к — постоянная Больцмана, T — температура) намагниченность J таких веществ возрастает прямо пропорционально напряженности поля: J=%VH, где %v — магнитная восприимчивость единицы объема.
Вещества с отрицательной магнитной восприимчивостью называют диамагнитными (Xv<0). Причиной диамагнетизма является электромагнитная индукция молекулярных токов, вызываемая в электронных оболочках атомов внешним магнитным полем. Явление диамагнетизма присуще всем веществам без исключения.
Парамагнетизм (хг>0) характерен для веществ, частицы которых (атомы, молекулы, ионы, атомные ядра) обладают собственными магнитными моментами, но в отсутствие внешнего магнитного поля эти моменты ориентированы хаотически, так что в целом J=O. Во внешнем поле магнитные моменты атомов парамагнитных веществ ориентируются преимущественно по ПОЛЮ. Если поле очень велико (11вН->кТ), то все магнитные моменты парамагнитных частиц ориентированы строго по полю (магнитное насыщение).
С повышением температуры вследствие дезориентирующего действия теплового движения частиц магнитная восприимчивость убывает — в простейшем случае по закону Кюри: Xv=С/Т, где С — постоянная Кюри,
C=1 В ¦ Здесь р:,ф — эффективный магнитный MO-3k
мент на молекулу; N — число молекул в единице объема. L
Для веществ, в которых носители магнитного момента взаимодействуют между собой и с внутрикристал-лическим полем, температурная зависимость магнитной восприимчивости парамагнетиков следует закону Кюри — Вейсса: Xv=C KT— 6), где постоянная С' во многих случаях практически совпадает с постоянной С в законе Кюри для свободных магнитных ионов данного вида; постоянная 0 характеризует взаимодействие магнитных ионов между собой и с внутрикристаллическим полем. Закон Кюри — Вейсса выполняется обычно в определенной области температур. Прн низких температурах (ниже 70 К) наблюдаются отклонения от него, вызванные влиянием неоднородных электрических полей соседних ионов или ориентированных диполей молекул растворителя на орбитальный момент электронов. Закон Кюри — Вейсса выполняется также для ферро- и антиферромагнетиков в некотором интервале температур выше температуры магнитного упорядочения.
Парамагнитными могут быть и химические соединения с ионами, не обладающими магнитным моментом в основном состоянии. В этих соединениях парамагнетизм связан с квантовомеханическнми поправками, обусловленными примесью возбужденных состояний с магнитным моментом. Такой парамагнетизм (поляризационный или парамагнетизм Ван Флека) не зависит от температуры.
В металлах вклад в парамагнитную восприимчивость, обусловленный спиновым парамагнетизмом
• 38-2159
593 электронов проводимости (парамагнетизм Паули), почти не зависит от температуры.
Парамагнитная восприимчивость полупроводников, обусловленная примесными носителями, в простейшем случае з?рисит от температуры экспоненциально: Х'^ = AT1Ii ехр (—Де/(2 kT)), где А — константа вещества; Де — L" .лина запрещенной зоны полупроводника.
Для характеристики магнитных свойств веществ обычно пспользугот удельную магнитную восприимчивость (т. е. магнитную восприимчивость на единицу массы): X=XvlP, ГДЄ р — плотность вещества. Часто магнитную восприимчивость относят к одному молю вещества (зст). Между величинами X и Xm существует следующее соотношение: здесь M — относи-
тельная молекулярная масса.
В табл. 26.1 приведены значения удельной магнитной восприимчивости диа-и парамагнитных веществ, для которых температурная зависимость восприимчивости не описывается законом Кюри — Вейсса.
В табл. 26.2 приведены значения восприимчивости в основном при комнатной температуре некоторых парамагнетиков, температурная зависимость восприимчивости которых удовлетворяет закону Кюри — Вейсса. Сделана попытка ограничиться лишь теми веществами, в которых не обнаружено магнитное упорядочение при низких температурах (по крайней мере выше 4,2 K)-
