Nghiên cứu về tính chất từ của điện tử tự do trong kim loại và các quá trình từ hóa

Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Trang K31A L ý MC LC Trang M U Lý chn ti Mc ớch nghiờn cu i tng nghiờn cu Nhim v nghiờn cu Phng phỏp nghiờn cu NI DUNG Chng 1.TNH CHT T CA IN T T DO TRONG KIM LOI 1.1 Khớ in t t kim loi 1.1.1 Lý thuyt c in v khớ in t ca Drude 1.1.2 Lý thuyt lng t v khớ in t 13 1.2 Tớnh cht t ca in t t 17 1.2.1 Theo quan im c in 17 1.2.2 Theo quan im ca vt lý cht rn 19 Chng NG CONG T HểA V HIN TNG T 23 TR 2.1 Theo quan im c in 23 2.1.1 Phõn loi vt liu t 23 2.1.2 S t húa cỏc cht 24 2.2 Theo quan im ca vt lý cht rn 30 2.2.1 Hai quỏ trỡnh t húa 30 2.2.2 Quỏ trỡnh dch chuyn vỏch thun nghch v bt thun 31 nghch Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Trang K31A L ý 2.2.3 Quỏ trỡnh quay thun nghch 33 2.2.4 Hiu ng Hopkinson 37 Chng SIấU DN 39 3.1 Hin tng siờu dn 39 3.2 c tớnh c bn ca trng thỏi siờu dn 39 3.3 Mt s tớnh cht ca vt liu siờu dn 40 3.3.1 S tn ti ca tớnh siờu dn cỏc vt liu 40 3.3.2 Tỏc dng ca t trng lờn vt liu cú tớnh siờu dn 41 3.3.3 Hiu ng Meissner 41 3.3.4 Nhit dung 43 3.3.5 Hiu ng ng v 45 3.4 Lý thuyt nhit ng v chuyn pha siờu dn 45 3.5 Lý thuyt BCS v phng trỡnh London 48 KT LUN 51 TI LIU THAM KHO 52 Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Trang K31A L ý M U Lớ chn ti Trong cuc cỏch mng khoa hc k thut v cụng ngh hin nay, ngnh Vt lý cht rn úng mt vai trũ c bit quan trng Vt lý cht rn ó to nhng vt liu t cho cỏc ngnh k thut mi nhn nh: in t, v tr Trong cỏc nm gn õy cũn xut hin hng lot cỏc cụng trỡnh khoa hc v siờu dn nhit cao lm cho v trớ ca ngnh Vt lý cht rn núi chung v ngnh Vt liu t núi riờng cng thờm ni bt T hc chớnh l ngnh khoa hc Vt lý nghiờn cu v cỏc hin tng tng tỏc hỳt v tng tỏc y ca cỏc cht v cỏc hp cht gõy bi t tớnh ca chỳng Nhng cht v hp cht cú t tớnh c bit l i tng ca t hc v dựng ch to nhng sn phm phc v ngi l vt liu t Vt liu t cú sn t nhiờn l khỏ nhiu, nhiờn t tớnh ca chỳng l cha mnh v cha cú tớnh ng dng cao thc tin vt liu t cú tớnh ng dng cao ta cn to cỏc vt liu t cú t tớnh mnh Mun vy chỳng ta cn i sõu vo tỡm hiu cỏc hin tng t ca vt liu t v ngun gc ca chỳng Chỳng ta ó bit vt cht núi chung v kim loi núi riờng c to nờn t cỏc phõn t, nguyờn t Cỏc nguyờn t li c cu to t ht nhõn v in t Trong kim loi cú cha cỏc in t t T tớnh ca kim loi c quyt nh bi t tớnh ca cỏc in t t Bn cht t tớnh ca vt liu t l dũng in phõn t dũng in phõn t sinh mụmen t Pm Vỡ vy nghiờn cu v t tớnh ca kim loi chỳng ta cn nghiờn cu tớnh cht t ca in t t kim loi ch to c cỏc vt liu cú t tớnh mnh cú ng dng cao chỳng ta cn nghiờn cu cỏc quỏ trỡnh t húa, c ch t húa vt liu Vy nghiờn cu v cỏc hin tng t ca vt liu t cng nh nghiờn cu quỏ trỡnh t húa vt liu cú ý ngha to ln i vi khoa hc cng nh i vi Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Trang K31A L ý thc tin Chớnh vỡ lớ trờn nờn em ó chn ti Nghiờn cu v tớnh cht t ca in t t kim loi v cỏc quỏ trỡnh t húa lm ti nghiờn cu cho khoỏ lun tt nghip i hc ca mỡnh Mc ớch nghiờn cu - Tỡm hiu v cỏc hin tng t v ngun gc nguyờn t ca chỳng - Tỡm hiu v cỏc quỏ trỡnh t húa vt liu - Tỡm hiu v vt liu t v cỏc ng dng ca chỳng thc tin - Bc u nghiờn bit cu mt khoa hc, nõng cao trỡnh khoa hc ca bn thõn, bit dng kin thc ó hc vo thc t i tng nghiờn cu - Tớnh cht t ca in t t kim loi - Cỏc quỏ trỡnh t húa vt liu t - Hin tng siờu dn Nhim v nghiờn cu - Nghiờn cu v tớnh cht t ca in t t kim loi - Nghiờn cu v cỏc quỏ trỡnh t húa vt liu - Nghiờn cu v hin tng siờu dn Phng phỏp nghiờn cu - c cỏc ti liu liờn quan - Phõn tớch, tng hp kin thc Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Trang K31A L ý NI DUNG CHNG TNH CHT T CA IN T T DO TRONG KIM LOI 1.1 Khớ in t t kim loi 1.1.1 Lý thuyt c in v khớ in t ca Drude Mụ hỡnh Drude - Lorentz: - Kim loi gm cỏc ion dng nm nỳt mng - Cỏc in t húa tr tỏch nguyờn t v chuyn ng t kim loi to thnh khớ in t t Theo Drude cỏc ờlectron dn in kim loi nh cỏc ht c in chuyn ng t hp tinh th v cú th dựng thuyt ng hc phõn t mụ t tớnh cht ca nú da trờn cỏc gi thuyt sau: - Cỏc in t chuyn ng luụn b va chm - Gia cỏc va chm, cỏc in t chuyn ng tuõn theo cỏc nh lut ca Newton - Thi gian bay t trung bỡnh ca cỏc in t khụng ph thuc vo v trớ v tc ca nú - Khi va chm tc ca in t b thay i t ngt c ch chớnh lm cỏc in t cõn bng nhit vi mụi trng xung quanh hay tr li trng thỏi cõn bng ngng tỏc dng ngoi lc Khi khụng cú in trng: ờlectron chuyn ng nhanh v thng xuyờn thay i chiu Khi cú in trng: - Vn cú s chuyn ng hn lon - Thờm chuyn ng trung bỡnh cú hng theo phng ca in trng Trong in trng ờlectron cú hai loi tc vT v vd Vỡ vd [...]... th l tt c cỏc cht khi t vo trong mt t trng ngoi B0 thỡ bờn trong chỳng u xut hin mt t trng ph B gõy bi chớnh cỏc cht ú, ngha l ó cú mt quỏ trỡnh t húa xy ra trong chỳng Tựy theo mc , bn cht v s tng tỏc ca cỏc cht vi mụi trng ngoi, ngi ta chia vt liu t: thun t, nghch t, st t 2.1.1.1 Thun t Thuc v loi ny l cỏc cht platin (Pt), nhụm (Al), tungsten, tt c cỏc kim loi kim v kim th Cũn khớ thun t cú th... tng hp B trong t mụi l kt qu ca s chng cht t trng ph B ny vi t trng ban u B0 : B B0 B (2.1) T trng ph B l do cỏc dũng in vi mụ trong t mụi gõy ra Theo gi thit ca Ampe õy l dũng in khộp kớn trong phm vi ca mt phõn t (hay nguyờn t) v ta gi chỳng l nhng dũng in phõn t T trng thc ti mi im trong t mụi (gi l t trng vi mụ) cú nhng giỏ tr rt khỏc nhau ngay trong gii hn ca mt phõn t, cng nh trong gii... Thi st ó b t húa (hay nhim t) T trng ph B xut hin trong st t cựng chiu vi t trng ngoi B0 , v cng cú th ln gp hng chc hay hng trm ln t trng ngoi B0 2.1.2 S t húa cỏc cht Ngi ta nghiờn cu v thy rng nu mt vt dn cú dũng in t trong mụi trng no ú thỡ cm ng t ti mi im trong mụi trng, núi chung, khỏc vi cm ng t tai im ú trong chõn khụng iu ú chng t rng do tỏc dng ca t trng ca dũng in mụi trng ó cú s bin... gii thớch nu ngoi cỏc úng gúp trờn ta tớnh n: - Nghch t ca lừi nguyờn t (phõn t) - Cỏc hiu ng liờn quan n cu trỳc vựng - Tng tỏc spin spin cm t o c ca cỏc kim loi chuyn tip (cú v in t khụng y) ln hn ỏng k cỏc kim loi kim iu ny dn n gi thit trong kim loi chuyn tip, mt cỏc trng thỏi in t gn mt Fermi ln d thng Kt lun ny ó c khng nh bi cỏc s liu v nhit dung 22 Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Trang K31A... lng tnh t ln tc l khụng cú li v nng lng) Do ú theo hng 100 cú hai pha t vi mt nh nhau 1 0 Khi H 0 quỏ trỡnh dch chuyn n1 n1 Khi H 0 , ta cú I 2 vỏch dn n n1 0 , n1 1 v quỏ trỡnh t húa xy ra ch do dch chuyn vỏch m khụng do quay nờn t tng cng I cú th t c giỏ tr bóo hũa I s trong t trng rt nh Bõy gi xột trng hp khi trc si dõy l phng 110 ca n tinh th Fe Do tha s kh t theo hng 001 (phng d t húa)... cú thi gian suy gim hu hn do cú hin tng tỏi phõn b bt thun nghch ca t thong trong vt liu Tớnh cht t ca vt liu siờu dn cng khỏ c bit Mt vt liu siờu dn khi biu din nh mt vt liu nghch t lý tng (cm ng t B 0 trong lũng vt liu) Tc l khi lm lnh n nhit siờu dn, t thụng b y ra khi vt liu Hiu ng ny c gi l hiu ng Meissner Trng thỏi siờu dn l mt trng thỏi trt t ca cỏc in t dn trong kim loi Di mt nhit Tc nht... gúp vo t húa mt lng l: N B2 I H kBT Do ú N B2 ; kBT 19 (1.56) (1.57) Khoá luận tốt nghiệp Trần Thị Trang K31A L ý tc l cm thun t ca in t t do phi tuõn theo nh lut Curie Nhng trờn thc t giỏ tr quan sỏt c ca trờn cỏc kim loi khụng st t khụng ph thuc T v cú giỏ tr c bng 1 giỏ tr trờn 100 Theo Pauli, iu ny cú th c gii thớch khi dựng thuyt lng t ca khớ in t t do ó trỡnh by trờn Khi khụng cú t trng... Trang K31A L ý 1.2.2.2 Nghch t in t Landau Trong cỏc tớnh toỏn trờn Ta gi thit t trng khụng nh hng n dch chuyn khụng gian ca cỏc in t Trờn thc t t trng lm bin i hm súng ca in t in t chuyn ng theo ng xon c i vi cỏc in t t do iu ny dn n xut hin mt mụmen nghch t cú giỏ tr tng ng vi cm t: 1 3 (1.65) Gi l cm nghch t Landau Do ú cm t ton phn ca khớ in t t do l: M 2 3 3N B2 2kBTF N B2... thun t trong cỏc cht thun t vn tn ti hiu thun nghch t, ngha l ton b vt vn cú mụmen t cm ng ngc chiu t trng ngoi Cht thun t l cht cú hiu ng thun t mnh hn hiu ng nghch t hy hay núi cỏch khỏc i l mụmen t ca vt do cỏc mụmen t nguyờn t sp xp theo chiu t trng ln hn mụmen t cm ng ngc chiu t trng Tng hp hai hiu ng ny cho t trng ph B trong vt thun t cựng chiu t trng ngoi B 2.1.2.3 S t húa cỏc cht st t Mt trong. .. vỏch thun nghch v bt thun nghch Trong tinh th lý tng cu trỳc ụmen xut hin do h qu ca yờu cu cc tiu húa tng nng lng gm nng lng d hng, nng lng trao i v nng lng tnh t Trong tinh th thc phi tớnh n c nng lng dn hi, nng lng tỏn x ca t trng cỏc sai hng, tớnh khụng n pha ca vt liu v cỏc nguyờn nhõn khỏc lm cho tinh th tr nờn bt ng nht Xột vỏch 180 ngn cỏch hai ụmen theo mt phng yz trong mt tinh th thc Ta kớ hiu ... T DO TRONG KIM LOI 1.1 Khớ in t t kim loi 1.1.1 Lý thuyt c in v khớ in t ca Drude Mụ hỡnh Drude - Lorentz: - Kim loi gm cỏc ion dng nm nỳt mng - Cỏc in t húa tr tỏch nguyờn t v chuyn ng t kim. .. liu Tớnh siờu dn cú nhiu kim loi, hp kim, hp cht liờn kim loi v bỏn dn Trong cỏc vt liu siờu dn c in hay siờu dn nhit thp nhit chuyn pha siờu dn Tc cú th t 21K (vi hp kim Nb3(Al08Ge02)) cho n... Lý thuyt lng t v khớ in t c trng ca kim loi l dn in tt iu ny chng t cỏc in t kim loi b th húa v cú th chuyn ng t mng kim loi t nguyờn t ny sang nguyờn t khỏc Trong gn ỳng bc nht tớnh cht ca in