60.Аморфные магнитные материалы.

Аморфные магнетики - класс магнитных материалов, сочетающих определенную магнитную атомную структуру, например, ферромагнитную, с аморфной атомной структурой в ограниченном интервале температур. Полученные аморфные магнетики по магнитным свойствам не уступают или близки к лучшим кристаллическим магнитным материалам, но технология их изготовления существенно проще.

Особенности магнитного состояния аморфных магнетиков определяются особенностями аморфного состояния вещества - отсутствием дальнего и наличием ближнего атомного порядка, термодинамической неравновесностыо, флуктуациями атомных магнитных моментов, обменных и анизотропных взаимодействий. Указанные флуктуации и топологические особенности строения "сетки" атомов аморфного вещества формируют магнитные структуры аморфных магнетиков. Существуют следующие типы аморфных магнетиков: ферромагнетики (ФМ), спиновые стекла (СС), ферримагнетикн (ФИМ), неупорядоченные ферромагнетики (НФМ) (асперомагнитные), неупорядоченные ферримагнетики (НФИМ)( сперимагнитными). Теория допускает также возможность неупорядоченного антиферромагнитного состояния. Во всех магнитных структурах аморфного магнетика (кроме СС) существует дальний магнитный порядок.

Структуры ФМ и НФМ имеют ненулевой макроскопический спонтанный магнитный момент (М 0). Их различие связано со стохастичностыо и существенной неколлинеарностью структуры НФМ. Состояние СС представляет собой систему хаотически "замороженных" в пространстве магнитных моментов с общим моментом M=0. Наконец, состояния ФИМ и НФИМ характерны для двухкомпонентных систем типа сплавов переходных 3d- и 4f-металлов. НФИМ отличается неупорядоченностью и неколлинеарностью магнитнитных моментов.

Физические свойства аморфных магнетиков специфичны, например, перевод магнетика в аморфное состояние вызывает, как правило, снижение температуры магнитного фазового перехода в парамагнитное состояние. Флуктуации обменных взаимодействий в случае аморфного ФМ увеличивают скорость снижения спонтанной намагниченности при увеличении температуры. Энергетический спектр элементарных магнитных возбуждений аморфного ФМ имеет "ротонный" характер, т. е. существует минимум энергии при значении волнового числа, определяемом характерным размером неоднородности структуры. Низкотемпературная "магнитная" часть теплоемкости некоторых редкоземельных аморфных магнетиков линейно зависит от температуры. При идеальной изотропии аморфного вещества макроскопическая магнитная анизотропия в нем отсутствует. Однако локальная магнитная анизотропия, возникающая, например, от анизотропии локального внутрикристаллического поля, оказывает важное влияние на магнитные свойства аморфного магнетика. Так, коэрцитивная сила аморфного ФМ увеличивается очень резко, когда энергия одноионной локальной анизотропии становится сравнимой с энергией обменного взаимодействия. Это явление используют для создания магнитно-жестких аморфных магнетиков. Реальные аморфные магнетики не являются макроскопически изотропными из-за различных, главным образом технологических, причин и обычно обладают макроскопической магнитной анизотропией. В аморфных ФМ и ФИМ наблюдаются различные типы доменных структур, включая цилиндрические магнитные домены. Магнитострикции аморфных ФМ и их кристаллических аналогов сравнимы. Недостатки аморфных магнетиков обусловлены принципиальной нестабильностью аморфного состояния. Со временем происходят перестройка атомной структуры аморфного магнетика и соответствующие изменения магнитных свойств. Кроме того, введение аморфизующих добавок (неметаллов) снижает намагниченность аморфного магнетика, а снижение температуры магнитного фазового перехода делает их менее термостабильными. Магнитно-мягкие аморфные магнетики получают на основе сплавов 3d-металл - неметалл [см. табл., типичный пример - метгласс (металлическое стекло) Fe₈₀B₂₀]. В качестве магнитно-жестких материалов используют сплавы 3d- и 4f-металлов, напр. TbFe₂. Аморфные магнетики применяют для создания трансформаторов, магнитных экранов, постоянных магнитов, головок магнитофонов, систем магнитной памяти и других устройств электро- и радиотехники.