关于磁电效应介绍

[拼音]：cidian xiaoying

[外文]：magnetoelectric effect

包括电流磁效应和狭义的磁电效应。电流磁效应是指磁场对通有电流的物体引起的电效应，如磁阻效应和霍耳效应；狭义的磁电效应是指物体由电场作用产生的磁化效应或由磁场作用产生的电极化效应如电致磁电效应或磁致磁电效应。

外加磁场后，由磁场作用引起物质电阻率的变化。对于非铁磁性物质，外加磁场通常使电阻率增加，即产生正的磁阻效应。在低温和强磁场条件下，这效应显著。对于单晶，电流和磁场相对于晶轴的取向不同时，电阻率随磁场强度的改变率也不同，即磁阻效应是各向异性的。

铁磁体在居里温度以下，其磁阻效应与非铁磁体的不同。以图1给出的多晶镍棒的实验数据为例。在弱磁场下的技术磁化区，电阻率的相对变化 有较大的值。电流与磁场平行时具有正号。而电流与磁场垂直时具有负号。在顺磁磁化过程存在的强磁场区，和都伴随真实磁化强度增加而减少。

铁磁单晶的磁阻效应也是各向异性的，值的大小与电流和磁化强度相对于晶轴的取向有关。

在磁场中，通有电流的物体，沿着垂直于与电流和磁场方向产生电场，导致出现电位差的现象。原因是由于运动载流子受到磁场的作用。

霍耳效应产生的霍耳电场与电流密度J、磁通密度B的关系为

E＝RH(B×J)， (1)

式中RH称为霍耳系数。与导体的电导率σ、载流子的迁移率μ有如下关系

。 (2)

对铁磁物质，霍耳电场E由样品的磁化强度M决定

E＝RI(M×J)， (3)

式中铁磁体的霍耳系数RI一般比非铁磁体的霍耳系数RH大。除此之外，铁磁体、亚铁磁体和反铁磁体的霍耳系数与温度的依赖关系表现出很多反常现象。

在一些磁性物质内，可能产生与外加电场E成正比的磁化强度M或与外加磁场H成正比的电极化强度P，这种现象统称作磁电效应。前者称作电致磁电效应，后者称作磁致磁电效应。

当同时外加电场E和磁场H时， 物体的磁化强度M、极化强度P和E、H二者有关

， (4a)

， (4b)

其中ⅹm、ⅹe分别为材料的磁化率和电极化率，αme和αem则分别为材料的磁致磁电化率和电致磁电化率。其中ⅹm、ⅹe、αme、αem通常都是张量。

Л.Д.朗道和E.М.栗弗席兹根据热力学和对称性理论预言，在自旋有序的磁性物质内，可能存在磁电效应。1960年Д. H.阿斯特罗夫最先在实验中观察到反铁磁体Cr2O3单晶的电致磁电效应。1961年G.T.拉多和V.J.福伦又观察到Cr2O3单晶的磁致磁电效应。图2给出Cr2O3单晶的电致磁电化率随温度变化的实验数据与理论计算结果的比较。当温度升高到磁有序温度以上时，Cr2O3晶体由反铁磁性转变为顺磁性后，磁电效应随之消失。其中(αem)〃和(αme)寑指外加电场平行和垂直于Cr2O3的三角晶轴时的电致磁电化率。

在Cr2O3晶体中观察到磁电效应之后，人们又在很多具有一定晶体对称性的反铁磁物质内观察到磁电效应。

参考书目

1. 近角聰信等编：《磁性体ハンドブック》，朝倉書店，東京，1975。