稀磁半导体（Diluted magnetic semiconductors, DMS）是指非磁性半导体中的部分原子被过渡金属元素（transition metals, TM）取代后形成的磁性半导体。因为一般掺入的杂质浓度不高，磁性比较弱，因而叫做稀磁半导体，或者半磁半导体。因兼具有半导体和磁性的性质，即在一种材料中同时应用电子电荷和自旋两种自由度，因而引起科研工作者的广泛关注，目前尚处于研究阶段。存在的问题集中于稀磁半导体的磁性来源，倘若研究结果与人设想的相同，则必将给计算机领域带来一场新的革命。
自然界中有 10 万种材料，其中约 5000 种是层状材料。如果将它两两组合或者三三组合，那么可能性远远大于 100 万种，其物理性质也大有不同。
“纳米积木”（原子层范德华纳米材料及其异质结构），就是把不同的层状材料的单层或少层分离出来，像搭积木一样，通过堆叠、旋转等方式，设计特定的形状或结构，形成一个自然界中不存在的 “人造晶体”。
山西大学光电研究所韩拯就是玩转 “纳米积木” 的一位年轻教授，他通过设计特殊的结构，借用传统半导体器件的范例，在微纳米尺度新型半导体结构，展示了二维层状材料垂直组装电子器件的诸多新奇物理现象。
韩拯和合作者首次利用二维原子晶体替代硅基场效应鳍式晶体管的道沟材料，在实验室规模演示了目前世界上沟道宽度最小的鳍式场效应晶体管，将沟道材料宽度减小至 0.6 纳米。同时，获得了最小间距为 50 纳米的单原子层沟道鳍片阵列。
此外，他带领的研究团队首次报道的二维本征铁磁半导体自旋场效应器件，为继续寻找室温本征二维铁磁半导体提供了指导意义。
图 | 《麻省理工 科技 评论》“35 岁以下 科技 创新 35 人” 2020 年中国区榜单入选者韩拯
凭借上述研究成果，韩拯成功入选 “35 岁以下 科技 创新 35 人”（Innovators Under 35）2020 年中国区榜单，获奖理由为用二维功能材料制造新型的纳米电子器件，以新型的原子层次制造路线突破半导体工艺，为后摩尔时代晶体管工艺寻找新方案。
铅笔芯的主要成分是石墨，是典型的范德华材料。由于石墨中碳原子层与层之间的范德华结合力较弱，在纸上写字过程当中笔尖上“蹭”下来的二维碳纳米片，就成为了宏观下人们看到的字迹。直到 2000 年左右，英国曼彻斯特科学家安德烈・海姆（Andre Geim，AG）和康斯坦丁・诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）首次把石墨的单原子层（约 0.3nm 厚）分离了出来，并因此获得了 2010 年诺贝尔物理学奖。
韩拯以此为灵感，对物理、材料工程、微观世界等科学领域愈发好奇，这也跟他的成长经历息息相关。
韩拯是江苏人，本科考入吉林大学物理学院，开始核物理专业学习。之后考入中国科学院金属研究所材料学硕士专业。2010 年，他在法国国家科学中心 CNRS 下属的 NEEL 研究所攻读纳米电子学与纳米 科技 博士学位。其导师对于他的评价是：“年轻躁动、充满创新活力。”
之后他作为博士后，在美国哥伦比亚大学物理系，从事范德华人工异质结构的维纳器件量子霍尔效应和电子光学等物理性能研究。
“随着对自身行业的不断深入了解和研究，渐渐地进入了角色，也爱上了科研。” 韩拯告诉 DeepTech。
期间，他作为共同第一作者，完成了二维d道输运电子在 pn 结界面的负折射工作，为实现新的电子开关创造了基础，被 Physics World 杂志评为 2016 年度十大物理学突破之一。
在 2015 年 9 月，而立之年的韩拯决定回国，之后一直在中国科学院金属研究所开展新型人工纳米器件的量子输运调控研究。
对于他而言，在研究当中最享受和最开心的事莫过于，本来一个不太明白的事，不断地通过数据积累与同行讨论之后把它弄明白。
之后，韩拯团队以少数层二硫化钼为研究体系，利用超薄（少数原子层）的六方氮化硼（h-BN）作为范德华异质结的隧穿层，系统开展了隧穿晶体管器件研究。
图 | 硫化钼隧穿晶体管光学照片（比例尺 5 微米）、多工作组态整流效应、以及垂直方面切面图
通过在金属和半导体 MoS2 界面之间引入隧穿层 h-BN，可有效降低界面处的肖特基势垒，从而实现通过局域栅电极对通道 MoS2 费米能级的精确静电调控。所获得的 MoS2 隧穿晶体管仅通过门电压调控，即可实现具有不同功能的整流器件，包括 pn 二极管、全关、np 二极管、全开器件。
这项工作首次将双向可调的二极管和场效应管集成到单个纳米器件中，为未来超薄轻量化、柔性多工作组态的纳米器件提供了研究思路。
之所以选择纳米新材料这个方向，除了自身专业背景之外，更重要的是韩拯对科学一直抱有好奇心。
对此，韩拯表示：“硬盘的读写速率速度越来越跟不上 CPU 的运行速度，如果能把它俩合到一起去做存算一体，可以提高计算机的性能。最直接的方法就是把硅半导体与磁复合到一起，变成一个磁性半导体。”
韩拯团队采用惰性气氛下原子层厚度的垂直组装，发现 3.5nm 厚的 Cr2Ge2Te6 材料在铁磁居里温度以下能够保持优秀的载流子导通性，并且能够实现电子与空穴的双极场效应。该型纳米器件在门电压调控下，磁性亦能得到有效调控，并且与电输运相仿，存在双极门电压可调特性。
“磁性的来源是电子自旋和自旋之间的相互作用。目前，人们发现的室温铁磁性基本上要么在金属当中，要么在绝缘体当中，半导体的磁性很难维持到室温。科学家们一直在积极研究寻找室温下堪用的磁性半导体。” 韩拯告诉 DeepTech。
少数层 Cr2Ge2Te6 是目前已知的首个拥有内禀自旋和电荷态密度双重双极可调特性的二维纳米电子材料，这为继续寻找室温本征二维铁磁半导体提供了一定的指导意义。
例如，来自新加坡国立大学的研究团队在该研究基础上，进一步加强了离子掺杂胶的载流子浓度，将少数层 Cr2Ge2Te6 的铁磁居里温度增强了 4 倍，达到 250K（零下 25 摄氏度）温度。
除此之外，韩拯与合作者首次针对具有巨大面内电导率各向异性的二维材料碲化镓，通过垂直电场实现了对该各向异性电阻率比值的调控，从 10 倍调控至高达 5000 倍，该数值为目前已知二维材料领域里报道的最高记录。
这意味着发现了电子世界的 “交通新规”：在晶格传输过程中，受外电场的影响，电子的导电特性沿着不同方向表现出了一定的差异。
也就是说，如果将电子传输通道比喻成两条垂直的繁华街道。当没有电场时，一条是另一条通过率的 10 倍左右。一旦施加一定强度的外电场，这两条 “车道” 上的电子通过率差别可高达 5000 倍。
站在科幻角度来描述，这种材料可以制作成为一种新型各向异性存储器，当该存储器中一次性写入的数据，沿其中一个方向读取出来的是一本小说，而沿另一个方向读取出来的，则是一部电影。
发现的二维极限 GaTe 纳米电子器件展示出了门电压可调的、面内巨各向异性电阻效应（Giant Anisotropic Resistance），为实现新型各向异性逻辑运算、存储单元、以及神经元模拟器件等提供了可能。
之后，韩拯与合作者湖南大学刘松教授、金属研究所孙东明教授等人，首次提出了利用二维原子晶体替代硅基场效应晶体管 FinFET 的 fin 的沟道材料，通过模板生长结合多步刻蚀的方法，制备出了目前世界上沟道宽度最小的（0.6nm）鳍式场效应晶体管（FinFET），也是目前世界上最薄的鳍式晶体管。
FinFET 是一种为了解决由于进一步集成化需求，硅基平面场效应晶体管的尺寸被进一步缩小所引起的短沟道效应等问题，采用将沟道和栅极制备成 3D 竖直形态的鳍（fin）式晶体管。然而，受限于目前微纳加工的精度，报道的硅基 FinFET 沟道宽度最小约为 5nm。
该团队采用自下而上 Bottom-up 的湿法化学沉积，在高度数百纳米台阶状的模板牺牲层上连续保形生长单层二维原子晶体半导体，最终将 FinFET 的沟道材料宽度缩小至单原子层极限的亚纳米尺度（0.6 nm），几乎达到物理极限。
同时，采用多重刻蚀等微纳加工工艺，基于此制备演示了最小间距为 50 nm 的单原子层沟道鳍片阵列，为后摩尔时代的场效应晶体管器件的发展提供了新方案。
在工业界，尤其在半导体工业，大家都希望芯片的尺度越来越小，性能越来越高。FinFET可以把平面通道变成站立通道，这样就节约了大量的空间，如此一次就能在更小的面积里，储存更多的芯片或运算单元。
简单来讲，韩拯其主要研究的是功能材料在尺寸非常非常小的时候，有哪些有趣的物理性质和新奇的物理行为，并进一步利用这些有趣的物理现象，来组装制造成纳米尺度下的低功耗、多功能、智能化的小型电子器件。
事实上，一些范德华材料已经在例如透明柔性电子、能源催化等诸多性能方面超越了传统材料，具有诱人的发展前景。
“团队目前虽然以基础研究为主，但也正在逐渐努力从实验室走向应用，我们需要进一步在原始创新以及与应用研究交叉结合等方面多下功夫”。如何实现从零到一的创造发明，并不断加强研究的深度，将是韩拯团队后续工作中的首要目标。
“我们知道这很难，但是仍然要努力学习做一名孤独的研究者，一方面，是静下心来钻研的孤独，另一方面，则是在创新创造上独树一帜。” 韩拯告诉 DeepTech。
在下一阶段，韩拯表示将继续深耕纳米积木领域，专注在新原理、新结构、新制造方式等科学目标。用自下而上、原子层次制造的路线，与目前主流的自上而下半导体工艺相结合，从而展现更多的可能性。
相信在摩尔定律行将失效不久的将来，小尺寸的突破口，一定出现在纳米制造领域，例如自组装、生物模版、原子层次 3D 打印等等。
篇一：磁性材料名词解释
磁性材料
Jump to: , 磁性材料
magnetic material
可由磁场感生或改变磁化强度的物质。按照磁性的强弱，物质可以分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性等几类。铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，其余为弱磁性物质。现代工程上实用的磁性材料多属强磁性物质，通常所说的磁性材料即指强磁性材料。
磁性材料的用途广泛。主要是利用其各种磁特性和特殊效应制成元件或器件；用于存储、传输和转换电磁能量与信息，或在特定空间产生一定强度和分布的磁场；有时也以材料的自然形态而直接利用(如磁性液体)。磁性材料在电子技术领域和其他科学技术领域中都有重要的作用。
简史 中国是世界上最先发现物质磁性现象和应用磁性材料的国家。早在战国时期就有关于天然磁性材料（如磁铁矿）的记载。11世纪就发明了制造人工永磁材料的方 法。1086年《梦溪笔谈》记载了指南针的制作和使用。1099～1102年有指南针用于航海的记述，同时还发现了地磁偏角的现象。 近代，电力工业的发展促进了金属磁性材料──硅钢片（Si-Fe合金）的研制。永磁金属从 19世纪的碳钢发展到后来的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。随着通信技术的发展，软磁金属材料从片状改为丝状再改为粉状，仍满足不了频率扩展的要求。 20世纪40年代，荷兰J.L.斯诺伊克发明电阻率高、高频特性好的铁氧体软磁材料，接着又出现了价格低廉的永磁铁氧体。50年代初，随着电子计算机的发 展，美籍华人王安首先使用矩磁合金元件作为计算机的内存储器，不久被矩磁铁氧体记忆磁芯取代，后者在60～70年代曾对计算机的发展起过重要的作用。50 年代初人们发现铁氧体具有独特的微波特性，制成一系列微波铁氧体器件。压磁材料在第一次世界大战时即已用于声纳技术，但由于压电陶瓷的出现，使用有所减少。后来又出现了强压磁性的稀土
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合金。非晶态（无定形）磁性材料是近代磁学研究的成果，在发明快速淬火技术后，1967年解决了制带工艺，正向实用化过渡。
分类 磁性材料按磁性功能分，有永磁、软磁，矩磁、旋磁和压磁材料；按化学成分分，有金属磁和铁氧体；按结构分,有单晶、多晶和非晶磁体；按形态分,有磁性薄膜、塑性磁体、磁性液体和磁性块体。磁性材料通常是按功能分类的。
永磁材料 一经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。对这类材料的要求是剩余磁感应强度Br高，矫顽力BHC(即抗退磁能力)强，磁能积(BH)max (即给空间提供的磁场能量)大。相对于软磁材料而言,它亦称为硬磁材料。
永磁材料有合金、铁氧体和金属间化合物三类。①合金类:包括铸造、烧结和可加工合金。铸造合金的主要品种有:AlNi(Co)、 FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W)；烧结合金有：Re－Co（Re代表稀土元素）、Re－Fe以及AlNi（Co）、 FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后两种中BHC较低者亦称半永磁材料。②铁氧体类： 主要成分为MO·6Fe2O3,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等复合组分。③金属间化合物类：主要以MnBi为代表。
永磁材料有多种用途。①基于电磁力作用原理的应用主要有：扬声器、话筒、电表、按键、电机、继电器、传感器、开关等。②基于磁电作用原理的应用主要有：磁控管和行波管等微波电子管、显像管、钛泵、微波铁氧体器件、磁阻器件、霍尔器件等。③基于磁力作用原理的应用主要有：磁轴承、选矿机、磁力分离器、磁性吸盘、磁密封、磁黑板、玩具、标牌、密码锁、复印机、控温计等。其他方面的应用还有：磁疗、磁化水、磁麻醉等。
根据使用的需要，永磁材料可有不同的结构和形态。有些材料还有各向同性和各向异性之别。
软磁材料 它的功能主要是导磁、电磁能量的转换与传输。因此，对这类材料要求有较高的磁导率和磁感应强度，同时磁滞回线的面积或磁损耗要小。与永磁材料相反，其Br和BHC越小越好,但饱和磁感应强度Bs则越大越好。 软磁材料大体上可分为四类。①合金薄带或薄片：FeNi(Mo)、FeSi、FeAl等。②非晶态合金薄带:Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以适当的Si、B、P和其他掺杂元素,又称磁性玻璃。③磁介质（铁粉芯）:FeNi(Mo)、FeSiAl、羰基铁和铁氧体等粉料，经电绝缘介质包覆和粘合后按要求压制成形。④铁氧
体：包括尖晶石型──M++ O·Fe (M++
2O3 代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等),磁铅石型──Ba3Me2Fe24O41(Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其复合组分)。
软磁材料的应用甚广，主要用于磁性天线、电感器、变压器、磁头、耳机、继电器、振动子、电视偏转轭、电缆、延迟线、传感器、微波吸收材料、电磁铁、加速高频加速腔、磁场探头、磁性基片、磁场屏蔽、高频淬火聚能、电磁吸盘、磁敏元件(如磁热材料作开关)等。
矩磁材料和磁记录材料 主要用作信息记录、无接点开关、逻辑 *** 作和信息放大。这种材料的特点是磁滞回线呈矩形。
旋磁材料 具有独特的微波磁性，如导磁率的张量特性、法拉第旋转、共振吸收、场移、相移、双折射和自旋波等效应。据此设计的器件主要用作微波能量的传输和转换，常 用的有隔离器、环行器、滤波器（固定式或电调式）、衰减器、相移器、调制器、开关、限幅器及延迟线等，还有尚在发展中的磁表面波和静磁波器件（见微波铁氧
体器件）。常用的材料已形成系列，有Ni系、Mg系、Li系、YlG系和BiCaV系等铁氧体材料；并可按器件的需要制成单晶、多晶、非晶或薄膜等不同的 结构和形态。
压磁材料 这类材料的特点是在外加磁场作用下会发生机械形变,故又称磁致伸缩材料,它的功能是作磁声或磁力能量的转换。常用于超声波发生器的振动头、通信机的机械 滤波器和电脉冲信号延迟线等，与微波技术结合则可制作微声（或旋声）器件。由于合金材料的机械强度高，抗振而不炸裂，故振动头多用Ni系和NiCo系合 金；在小信号下使用则多用Ni系和NiCo系铁
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氧体。非晶态合金中新出现的有较强压磁性的品种，适宜于制作延迟线。压磁材料的生产和应用远不及前面四种材 料。 展望 磁电共存这一基本规律导致了磁性材料必然与电子技术相互促进而发展，例如光电子技术促进了光磁材料和磁光材料的研制。磁性半导体材料和磁敏材料和器件可 以应用于遥感、遥则技术和机器人。人们正在研究新的非晶态和稀土磁性材料（如FeNa合金）。磁性液体已进入实用阶段。某些新的物理和化学效应的发现（如 拓扑效应）也给新材料的研制和应用（如磁声和磁热效应的应用）提供了条件。 参考书目
戴礼智编著：《金属磁性材料》,上海人民出版社,上海， 1973。周志刚等编著：《铁氧体磁性材料》,科学出版社,北京，1981。
李荫远、李国栋编著：《铁氧体物理学》第二版，科学出版社，北京，1983。
具有铁磁性能的材料。电工技术中常用的磁性材料可分为高磁导率、低矫顽力、低剩磁的软磁材料和高矫顽力、高剩磁的永磁材料两大类。永磁材料又称硬磁材料。
磁性是物质的一种基本属性。物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。铁磁性和 亚铁磁性物质为强磁性物质，其他均为弱磁性物质。
磁性材料有各向同性和各向异
性之分。各向异性材料的磁性能依方向不同而异。因此，在使用各向异性材料时， 必须注意其磁性能的方向。电工领域中常用的磁性材料都属于强磁性物质。反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。 磁化曲线和磁滞回线 反映磁性材料磁化特性的曲线。可以用于确定磁性材料的一些基本特性参量如磁导率μ、饱和磁通密度Bs、剩余磁场强度即矫顽力Hc、剩余磁通密度即剩磁Br，以及磁滞损耗P等。 基本磁化曲线是铁磁物质以磁中性状态为出发点，在反复磁化过程中B 随H 变化规律的曲线,简称磁化曲线（图1）。它是确定软磁材料工作点的依据。B 和H 的关系如下： B＝μ0（H＋M ）
式中μ0为真空磁导率(又称磁常数)，在国际单位制(SI)中，其值为
μ=4π×10-7
0亨／米；H为磁场强度，单位为安／米(A/m)M 为磁化强度,单位为安／米(A/m)。图中磁化到饱和时的B值称为饱和磁通密度Bs，相应的磁场强度为 Hs。通常，要求磁性材料有高的Bs值。
磁化曲线上任一点的B 与H 之比就是磁导率μ，即对于各向同性的导磁
物质μ＝B/H， 常用的是相对磁导率μr
=μ/μ0，它是无量纲的纯数，用以表
示物质的磁化能力。因此,按μr的大小，把各类物质划分为：μr
<1的抗磁性
物质,μr>1的顺磁性物质,μr
1的强磁性物质。根据B-H 曲线可以描绘出μ-H
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曲线,图中μm和μi分别称为最大磁导率和初始磁导率。μi是在低磁场下使用软磁材料的一个重要参量。
图2表示外磁场H 变化一周时B 随H变化而形成的闭合曲线。
由于B 的变化滞后于H,这个现象称为磁滞。闭合曲线称为磁滞回线。图中可见，当Hs降为零时,B 并不回到零，而仅到b点，此值(Br)称为剩余磁通密度，简称剩磁。若要使Br降到零，需加一反磁场，这个反磁场强度的绝对值称为
磁感应矫顽力，简称矫顽力Hrr
c。B与Bs之比称为剩磁比或称开关矩形比(B/Bs),它表征矩磁材料磁滞回线接近矩形的程度。磁滞回线的形状和面积直接表征磁性材料的主要磁特性。
软磁材料的磁滞回线窄，故矫顽力低，磁滞损耗也低(图3a)，常用于电机、变压器、继电器的铁心磁路。若磁滞回线窄而接近于矩形(称为矩磁材
料)(图3c)，则这种软磁材料不仅矫顽力低而且Br
/Bs值也高,适宜作记忆元件
和开关元件。永磁材料其磁滞回线面积宽大（图3b），Br
和Hc都大，经饱和磁化后，储存的磁场能量大。常用作发电机、电动机的永磁磁极和测量仪表、扬声器中的永磁体等。
磁损耗 单位重量的磁性材料在交变磁场中磁化，从变化磁场中吸收并以热的形式耗散的功率称为磁损耗或铁损耗P。 它主要由磁滞损耗和涡流损耗引起。其中由磁滞现象引起的能量损耗称为磁滞损耗，它与磁滞回线所包围的面积成正比。磁滞损耗功率Ph可由下式计算Ph=кhBmnV
式中为频率(Hz)；Bm为最大磁通密度(T)；指数 n为经验参数,和Bm大小有关；V为磁性材料的体积；кh为与铁磁物质性质有关的系数。在交变磁场中导电物质（包括铁磁物质）将感应出涡流，由涡流产生的电阻损耗称为涡流损耗。涡流损耗的功率Pe可由下式计算 P2
e=кeBmnV
式中кe为与材料的电阻率、截面大小、形状有关的系数。Ph和Pe是衡量电工设备、仪表产品质量好坏的重要参数。
具有强磁性的材料。这类材料微观特征是相邻原子或离子磁矩呈有序排列，从而显示出铁磁性或亚铁磁性。宏观特征是在外磁场作用下具有明显的磁化强度。4 / 17
按化学成分分类 基本上可分为金属磁性材料与铁氧体两大类。 ①金属磁性材料。主要是铁、镍、钴元素及其合金，如铁硅合金、铁镍合金、铁钴合金、钐钴合金、铂钴合金、锰铝合金等等。它们具有金属的导电性能，通常呈现铁磁性，具有较高的饱和磁化强度，较高的居里温度，较低的温度系数，在交变电磁场中具有较大的涡流损耗与趋肤效应， 因此金属软磁材料通常适用于低频、大功率的电力、电子工业。例如硅钢片的饱和磁感应强度约为2T（特斯拉），比一般铁氧体大5倍,广泛用作电力变压器。金 属永磁材料目前磁能积很高，用它可以制成体积小，重量轻的永磁器件，尤宜用于宇航等空间科技领域，其缺点是镍、钴以及稀土金属价格贵，材料来源少。 ②铁氧体。是指以氧化铁为主要成分的磁性氧化物，早期曾译名为“铁淦氧磁物“，简称“铁淦氧”，因其制备工艺沿袭了陶瓷和粉末冶金的工艺，有时也称为磁性瓷。大多数为亚铁磁性，从而饱和磁化强度较低，其电阻率却比
金属磁性材料高106
倍以上,在交变电磁场中损耗较低，在高频、微波、光频段应用时更显出其独特的优点，从晶体结构考虑，铁氧体主要分为：尖晶石型(与天然MgAl2O4尖晶石同晶型),例如锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等；石榴石型〔与天然的(Fe,Mn)3Al2(SiO4)3石榴石同晶型〕,例如钇铁石榴石型铁氧体(Y3Fe5O12))等；六角晶系铁氧体,例如与天然Pb(Fe7.5)Mn3.5Al0.5Ti0.5)O19磁铅石同晶型的钡
铁氧体(BaFe)O2+
1219),易磁化轴处于六角平面内的Y型铁氧体(Ba2MeFe12)O22)等。 按应用情况分类 大体上可分为 6类（由于磁性材料的种类繁多，应用广泛,实际上决非此6类所能完全概括）。
①永磁材料又名硬磁材料。具有高矫顽力与剩磁值。通常以最大磁能积(BH)m衡量永磁材料的优值。例如:铝镍钴系合金、钐钴系合金、锰铝系合金、铁铬钴系合金以及钡铁氧体、锶铁氧体等。
②软磁材料。具有较低的矫顽力，较窄的磁滞回线。通常以初始磁导率，
饱和磁感应强度以及交流损耗等值的大小标志其主要性能。材料主要有 纯铁、铁硅合金系、铁镍合金系、锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等。软磁材料是磁性材料中种类最多、应用最广泛的一类，在电力工业中主要是用作变压器、
电动机与
发 电机的磁性材料，在电子工业中制成各种磁性元件，广泛地应用于电视、广播、通信等领域。
③矩磁材料。磁滞回线呈矩形，而矫顽力较小的一种软磁材料，通常以剩磁Br与最大磁感应强度Bm之比的.矩形比Br/Bm值标志其静态特性。材料主要有锂锰铁氧体，锰镁铁氧体等。用在电子计算机，自动控制等技术中常作为记忆元件、开关和逻辑元件等的材料。
④旋磁材料。利用旋磁效应的磁性材料，通常用于微波频段，以复张量磁导率、饱和磁化强度等标志其主要性能。常用的材料为石榴石型铁氧 体、锂铁氧体等。可制作各种类型的微波器件，如隔离器、环流器、相移器等。自1952年以来，铁氧体在微波领域的应用，促使微波技术发生革命性的变革。利 用铁氧体的张量磁导率的特性才能制造出一系列非互易性微波器件；利用铁氧体的非线性效应，可设计出一系列有源器件，如倍频器、振荡器等。 ⑤压磁材料。利用磁致伸缩效应的磁性材料，以磁致伸缩系数标志其主要性能，通常用于机械能与电能的相互转换。例如可制成各种超声器件、滤波器、磁扭线存储器、振动测量器等。常用的材料为镍片、镍铁氧体等。目前正在深入研究磁声耦合效应，以期开拓新的应用领域。
⑥磁记录材料。主要包括磁头材料与磁记录介质两类，前者属于软磁材料，后者属于永磁材料，由于其应用的重要性与性能上的特殊要求而另列 一类。磁头材料除了应具有软磁材料的一般特性外，常要求高记录密度，低磨损。常用的有热压多晶铁氧体、单晶铁氧体、铝硅铁合金、硬叵姆合金等。磁记录介质 要求有较大的剩磁值，适当高的矫顽力值
,以便将电的信息通过磁头而在
磁带上以一定的剩磁迹记录下来。常用的材料为γ－三氧化二铁。高记录密度的材料有二氧化铬金属薄膜等。目前磁记录已普遍应用于各个领域，例如录音、录码、录像等，因此，近年来磁记录材料的产量急剧增长。从广义来说，磁泡材料也属于这一类。
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磁性材料正在不断发展。例如非晶态磁性材料，磁性半导体等，都是当前极为活跃的研究领域。磁性材料的用途亦越趋广泛。
参考书目
李荫远、李国栋编：《铁氧体物理学》，修订版，科学出版社，北京，1978。郭贻诚著:《铁磁学》,高等教育出版社，北京，1965。R.S.特贝尔、D.J.克雷克著,北京冶金研究所译:《磁性材料》，科学出版社，北京,1979。(R.S.Tebble and D.J.Craik, magnetic materials, Wiley Inters cience,London,1969.)
具有磁有序的强磁性物质，广义还包括可应用其磁性和磁效应的弱磁性及反铁磁性物质。磁性是物质的一种基本属性。物质按照其内部结构及其在外 磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。磁性材料按性 质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、镍基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料 。按使用又分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、[[磁电阻材料]、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反应磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。
磁石
单位质量的磁性材料在交变磁场中磁化，从变化磁场中吸收并以热的形式耗散的功率称为磁损耗，或称铁损耗，它包括磁滞损耗和涡流损耗。其中由 磁滞现象引起的能量损耗为磁滞损耗，与磁滞回线所包围的面积成正比。在交变磁场中导电物质将感应出涡
流，由涡流产生的电阻损耗称涡流损耗。
篇二：电磁屏蔽材料的选用和设计要点
电磁屏蔽材料的选用和设计要点
屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波在屏蔽体上的界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波）的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。
（1）当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。
（2）当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。
（3）在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具
有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。
许多人不了解电磁屏蔽的原理，认为只要用金属做一个箱子，然后将箱子接地，就能够起到电磁屏蔽的作用。在这种概念指导下结果是失败。因为，电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。真正影响屏蔽体屏蔽效能的只有两个因素：一个是整个屏蔽体表面必须是导电连续的，另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。屏蔽体上有很多导电不连续点，最主要的一类是屏蔽体不同部分结合处形成的不导电缝隙。这些不导电的缝隙就产生了电磁泄漏，如同流体会从容器上的缝隙上泄漏一样。解决这种泄漏的一个方法是在缝隙处填充导电d性材料，消除不导电点。这就像在流体容器的缝隙处填充橡胶的道理一样。这种d性导电填充材料就是电磁密封衬垫。
在许多文献中将电磁屏蔽体比喻成液体密封容器，似乎只有当用导电d性材料将缝隙密封到滴水不漏的程度才能够防止电磁波泄漏。实际上这是不确切的。因为缝隙或孔洞是否会泄漏电磁波，取决于缝隙或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。当波长远大于开口尺寸时，并不会产生明显的泄漏。因此，当干扰的频率较高时，这时波长较短，就需要使用电磁
密封衬垫。具体说，当干扰的频率超过10MHz时，就要考虑使用电磁密封衬垫。
凡是有d性且导电良好的材料都可以用做电磁密封衬垫。按照这个原理制造的电磁密封衬垫有:
导电橡胶：在硅橡胶内填充占总重量70～ 80％比例的金属颗粒，如银粉、铜粉、铝粉、镀银铜粉、镀银铝粉、镀银玻璃球等。这种材料保留一部分硅橡胶良好d性的特性，同时具有较好的导电性。
金属编织网：用铍铜丝、蒙乃尔丝或不锈钢丝编织成管状长条，外形很像屏蔽电缆的屏蔽层。但它的编织方法与电缆屏蔽层不同，电缆屏蔽层是用多根线编成的，而这种屏蔽衬垫是由一根线织成的。打个形象的比喻，就像毛衣的袖子一样。为了增强金属网的d性，有时在网管内加入橡胶芯。
指形簧片：铍铜制成的簧片，具有很好的d性和导电性。导电性和d性。
多重导电橡胶：由两层橡胶构成，内层是普通硅橡胶，外层是导电橡胶。这种材料克服了传统导电橡胶d性差的缺
点，使橡胶的d性得以充分体现。它的原理有些像带橡胶芯的金属丝网条。
选择使用什么种类电磁密封衬垫时要考虑四个因素：屏蔽效能要求、有无环境密封要求、安装结构要求、成本要求。不同衬垫材料的特点比较，如表所示。
屏蔽按机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。
1 电场屏蔽【屏蔽机理】：将电场感应看成分布电容间的耦合。
【设计要点】：
a、 屏蔽板以靠近受保护物为好，而且屏蔽板的接地必须良好！！！
b、屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显影响。全封闭的金属盒最好，但工程中很难做到！
c、屏蔽板的材料以良导体为好，但对厚度无要求，只要有足够的强度就可了。
2 磁场屏蔽磁场屏蔽通常是指对直流或低频磁场的屏
蔽，其效果比电场屏蔽和电磁场屏蔽要差的多。【 屏蔽机理】：主要是依靠高导磁材料所具有的低磁阻，对磁通起着分路的作用，使得屏蔽体内部的磁场大为减弱。
【设计要点】：
a、 选用高导磁材料，如坡莫合金；
b、 增加屏蔽体的厚度；以上均是为了减小屏蔽体的磁阻； c、 被屏蔽的物体不要安排在紧靠屏蔽体的位置上，以尽量减小通过被屏蔽物体体内的磁通；
d、 注意屏蔽体的结构设计，凡接缝、通风空等均可能增加屏蔽体的磁阻，从而降低屏蔽效果。
e、对于强磁场的屏蔽可采用双层磁屏蔽体的结构。对要屏蔽外部强磁场的，则屏蔽体的外层选用不易饱和的材料，如硅钢；而内部可选用容易达到饱和的高导磁材料，如坡莫合金等。反之，如果要屏蔽内部强磁场时，则材料的排列次序要到过来。在安装内外两层屏蔽体时，要注意彼此间的绝缘。当没有接地要求时，可用绝缘材料做支撑件。若需接地时，可选用非铁磁材料（如铜、铝）做支撑件。
3 电磁场屏蔽电磁场屏蔽是利用屏蔽体阻止电磁场在空间传播的一种措施。
篇三：铁磁材料的性质
铁磁材料的性质
铁磁材料具有很强的被磁化特性，它们集电环在外磁场的作用下，能产生远大于外磁场的附加磁场。只有铁心的线圈，其磁场远比无铁心线圈的磁场强，所以电机、电器等设备都要采用铁心。这碳刷样就可以用较小的电流来产生较强约磁场，使线圈的体积、重量都大为减小。
铁成材料主要具恒压簧有如下的磁性能：
①高导磁性。铁磁材料的磁导率4在—投情况下远比非铁磁材料大。
②剩磁性。铁磁材料经磁无刷无环启动器化后，若励磁电流降低到o，铁磁材料中仍能保留一定的剩磁。
3磁饱和性。铁磁材料内的磁场增加到一定后，这时磁场增强变得极为缓慢，达到了饱和值。
④磁滞性。铁磁材料在交变磁化过程中，磁感应强度的变化滞后于磁场强度的变化且亩磁滞损耗。
铁磁材料常分成两类，软成材料和硕磁材料。软磁材料的剩磁、磁滞损耗等均较小，常用的软磁材料有硅钢片(电上钢板)、铸钢和铸铁等。硬磁材料的剩磁、磁滞损耗等均较大。硬磁材料经过磁化后，能得到很强的剩磁，而且不易退磁。常用的硬磁材料有钨钢、铝镍钻合金等，主要用于制造永久磁铁。
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