磁学与磁性材料

• 本书的英文版（剑桥大学出版社，2010年）是一本权威的国际经典教材，对磁学和磁性材料应用及其发展历程进行了全面的论述与介绍，兼容定性描述和定量分析，并对磁学相关概念、现象、材料、器件及应用，给出其数值大小和提供实用的具体数据及其实施案例，可供读者快速了解并掌握磁学领域的相关专业基础知识及应用方式和方法。
• 该中译本是在其英语首版的最新印次基础上经增补部分内容而形成的。

（3）作者J. M. D. 柯艾教授是凝聚态物理和磁学领域的国际知名专家，爱尔兰皇家科学院院士，英国皇家科学院院士，美国科学院外籍院士和欧洲科学院院士。他长期从事磁学和磁性材料及自旋电子学研究，在Nature，Science等重要国际学术期刊上发表SCI论文800余篇，论文总引用量超过60000次，H因子达110。

（4）本书各章的译者不仅是磁学和自旋电子学前沿研究领域的优秀青年学者，还非常熟悉和了解柯艾教授实验室的系列研究进展，特别是部分译者还被先后派往柯艾教授实验室从事过合作研究工作，共同取得了丰硕的合作研究成果。

 

本书面向研究生、高年级本科生和从事相关研究的科技工作者与工程师，对磁学及其应用提供了一个全面的介绍。

本书分为五个部分：首先是对这一领域简短的概述；接下来用八章内容讨论磁相关的基本概念和原理；紧接着的两章分别讨论了磁相关的实验方法和磁性材料；最后用四章的篇幅介绍了磁相关的应用。其中第二部分要求读者具备基本的电磁学和量子力学知识。本书在每一章末都配备了简短的参考文献和一些练习题。为避免混淆和方便磁相关计算，全书均采用国际单位制。对于仍在广泛使用的CGS单位制，书后给出了详细的国际单位制换算对照表。注意到磁学相关研究不仅仅是智力和实践活动，还具有社会和经济层面的意义，本书还力图将对磁学的研究置于全球视野下加以论述。

J.M. D.柯艾，国际知名凝聚态物理和磁学专家，爱尔兰皇家科学院院士，英国皇家科学院院士，美国科学院外籍院士，欧洲科学院院士。从事磁学和磁性材料以及自旋电子学研究，在Nature，Science等学术期刊发表SCI论文800余篇，论文总引用量超过60000次，H因子达110。其中被引用超过千次的论文有10篇，被引用超过百次的论文有100余篇。曾任爱尔兰皇家学会副主席，撰写和出版了6部磁学和自旋电子学方面的专著。荣获27个各类国际荣誉称号和奖项，包括爱尔兰皇家科学院金奖（2005），德国洪堡学会“洪堡奖”（2013），中国科学院爱因斯坦讲席教授（2010），马克斯•玻恩奖（2019），北京市科学技术奖国际合作中关村奖（2020），中国科学院国际科技合作奖（2022）等。

韩秀峰，现任中国科学院物理研究所研究员、博士生导师。2007年获国家自然科学基金委员会创新研究群体项目资助，并入选国家级人才工程项目。主要从事自旋电子学、磁子学和磁学研究，发表SCI学术论文500余篇，获中国发明和国际专利授权110余项，进行国际学术会议邀请报告70余次，主编《自旋电子学导论》一书。已发现、提出或实验观测到10种新奇自旋量子效应，研制出10余种新型自旋电子学和磁子学原型器件。获北京市科学技术奖一等奖（2013），亚洲磁学联盟奖（2018）。

姬扬，现任中国科学院半导体研究所研究员、博士生导师。分别于1992年和1995年在中国科学技术大学获得理学学士和硕士学位，1998年在中国科学院半导体研究所获得理学博士学位。自2002年起，在中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室工作，从事半导体自旋物理学方面的实验研究。在Nature，Science，Physics Review Letters等学术期刊发表SCI论文80余篇，出版多本译著，包括《激光光谱学》《半导体物理学》和《磁学：从基础知识到纳米尺度超快动力学》等。

余天，现任四川大学物理学院副教授，主要从事磁性材料与物理研究。承担科研项目10余项，发表科研论文30余篇，获得中国发明专利6项。2012年博士毕业于中国科学院物理研究所，后赴日本东北大学做产学官连携特别研究员。2014年进入四川大学物理学院。2019—2021年在美国加州大学洛杉矶分校电子工程系做访问学者，从事拓扑磁性材料及器件研究。获得全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛决赛二等奖，四川大学“好未来”教学名师奖等10余项教学奖励。

译者序

中文版序

前言

本书涉及的数值表清单

致谢

第1章 导论

1.1磁学简史

1.2磁性和磁滞

1.3磁的应用

1.4磁学，精妙的科学

第2章 静磁学

2.1磁偶极矩

2.2磁场

2.3麦克斯韦方程组

2.4磁场的计算

2.5静磁能和静磁力

第3章 电子磁性

3.1轨道磁矩和自旋磁矩

3.2磁场的效应

3.3电子磁性的理论

3.4固体中的电子磁性

第4章 原子中局域电子的磁性

4.1氢原子和角动量

4.2多电子原子

4.3顺磁性

4.4固体中的离子；晶体场相互作用

第5章 铁磁性和交换

5.1平均场理论

5.2交换相互作用

5.3能带磁性

5.4集体激发

5.5各向异性

5.6铁磁现象

第6章 反铁磁及其他磁序

6.1反铁磁性的分子场理论

6.2亚铁磁体

6.3阻挫

6.4无定形磁体

6.5自旋玻璃

6.6磁性模型

第7章 微磁学、磁畴和磁滞

7.1微磁能

7.2磁畴理论

7.3翻转、钉扎和成核

第8章 纳米磁性

8.1特征长度

8.2薄膜

8.3薄膜异质结构

8.4纳米线和纳米针

8.5小颗粒

8.6块体纳米结构

第9章 磁共振

9.1电子顺磁共振

9.2铁磁共振

9.3原子核磁共振

9.4其他方法

第10章 实验方法

10.1材料的生长

10.2磁场

10.3原子尺度的磁性质

10.4磁畴测量

10.5测量体磁化强度

10.6激发

10.7数值方法

第11章 磁性材料

11.1介绍

11.2铁类金属和合金

11.3稀土金属和金属间化合物

11.4间隙化合物

11.5具有铁磁性相互作用的氧化物

11.6具有反铁磁性相互作用的氧化物

11.7其他材料

第12章 软磁铁的应用

12.1损耗

12.2软磁材料

12.3静态应用

12.4低频应用

12.5高频应用

第13章 硬磁材料的应用

13.1磁路

13.2永磁材料

13.3静态应用

13.4机械反冲的动态应用

13.5有源反冲的动态应用

13.6磁性微系统

第14章 自旋电子学和磁记录

14.1自旋极化电流

14.2自旋电子学材料

14.3磁敏传感器

14.4磁性存储器

14.5其他器件应用

14.6磁记录

第15章 专题

15.1磁性液体

15.2磁电化学

15.3磁悬浮

15.4生物学与医学中的磁学

15.5行星和宇宙的磁学

附录

附录A 符号表示

附录B 单位和量纲

附录Ｃ 矢量和三角关系

附录D 旋转椭球体的退磁因子

附录E 磁场、磁化强度和磁化率

附录F 量子力学算符

附录G 铁磁体的约化磁化强度

附录H 晶体场和各向异性

附录I 磁点群

附录J 磁性元素周期表

附录K SI-CGS单位制的换算关系

附录L 物理常量和单位换算

索引