磁晶各向异性

磁晶各向异性 图片来自百度

晶体具有磁化易轴（easy axis）和难轴（hard axis），在晶体的不同晶向上，磁性能不同，称为磁晶各向异性。

• 中文名:磁晶各向异性

• 外文名:Magnetocrystalline anisotropy

• 衡量因素:磁晶各向异性常数

• 含 义:晶轴方向容易磁化和不容易磁化

• 相关概念:K、Fk、Hk

目录

简介

磁晶各向异性

定义：单晶体中原子排列的各向异性往往会导致其许多物理和化学性能具有各向异性，磁性为其中一种。如图1所示，单晶体沿不同晶轴方向上磁化所测得的磁化曲线和磁化到饱和的难易程度不同。即，在某些晶轴方向的晶体容易磁化，而沿某些晶轴方向不容易磁化，这种现象称为磁晶各向异性。

Fe、Ni、Co中的磁晶各向异性

磁晶各向异性 图片来自百度

磁化易轴和难轴的图例

图1 磁晶各向异性

Fe、Ni、Co中的磁晶各向异性

Fe、Ni、Co中的磁晶各向异性

磁晶各向异性的强弱用磁晶各向异性常数衡量。

起因

自旋轨道耦合（spin-orbit interaction）是磁晶各向异性产生的主要来源。电子的轨道运动与晶体场之间的相互作用是产生磁晶各向异性的第一因素，其次，磁偶极子间的相互作用为第二因素。

相关概念

（1）磁晶各向异性常数K

磁晶各向异性的大小用磁晶各向异性常数K来衡量。对于立方晶体，磁晶各向异性常数可以这样定义：单位体积的铁磁单晶体沿[111]轴与沿[100]轴饱和磁化所需要的能量差。

（2）磁晶各向异性能Fk

通常最容易磁化的晶轴方向称为易磁化方向，所在的轴称为易磁化轴；与之相反的是难磁化方向和难磁化轴。晶体在磁化过程中沿不同晶轴方向所增加的自由能不同，通常沿易磁化轴方向最小，沿难磁化轴方向最大。我们称这种与磁化方向有关的自由能为磁晶各向异性能。（注意与磁各向异性能相区别）

（3）磁晶各向异性场Hk

磁晶各向异性场是一种等效场，其含义是当磁化强度矢量偏离易磁化轴方向时好像受到沿易磁化轴方向的一个磁场作用，使它恢复到易磁化轴方向。

各向异性的温度相关性

磁晶各向异性常数非常依赖于温度，一般而言，磁晶各向异性常数会随着温度的增加而快速降低，至居里温度（Ṭḉ）时为各向同性。某些材料还具有各向同性点，Ķ₁=0。磁铁矿（fe₃o₄）是一种重要的磁性矿石，它具有一个130K的各向同性点。