磁各向異性的案例
存儲新勢力：MRAM技術解析
采用面內磁各向異性磁隧道結的存儲壽命取決于熱穩定性勢壘和磁各向異性場，面內磁各向異性的來源是薄膜平面較大的長寬比。隨著工藝尺寸的微縮（＜50nm），這種薄膜的邊際效應加劇，會產生顯著的磁渦旋態，難以保持較高的熱穩定性勢壘，甚至穩定的磁化也無法存在，這將限制MRAM的存儲密度；其次，面內磁各向異性的磁隧道結降低了自旋轉移矩的翻轉效率。
解決上述兩個弊端的有效途徑是使用垂直磁各向異性（Perpendicular Magnetic Anisotropy）的磁隧道結，如圖9所示。垂直磁各向異性避免了磁渦旋態在薄膜邊緣的形成，在納米尺度下亦可獲得較高的各向異性場和熱穩定性勢壘，從而提高存儲密度。而且，若采用垂直磁各向異性，則自旋轉移矩所需的臨界翻轉電流直接正比于熱穩定性勢壘。因此，對于相同的熱穩定性勢壘，垂直磁各向異性能夠使磁隧道結的臨界翻轉電流比面內磁各向異性的更低，相應地，自旋轉移矩的翻轉效率更高。鑒于上述優勢，研究人員也一直致力于采用垂直磁各向異性的磁隧道結結構建高密度、低功耗的pSTT-MRAM。
圖9（a）垂直磁各向異性的磁隧道結；（b）沿面內和垂直方向的磁化曲線，證明易磁化軸沿垂直方向。
2002年，Nishimura等人首次制備了具有垂直磁各向異性的磁隧道結，它的結構為TbFeCo/CoFe/Al2O3/CoFe/GdFeCo，寫入方式為磁場驅動。2006年，Mangin等人首次在Co/Ni金屬多層膜中同時實現了垂直磁各向異性和自旋轉移矩驅動的磁化翻轉。2008年，Toshiba采用TbCoFe/CoFeB/MgO/CoFeB/TbCoFe結構制備了具有垂直磁各向異性的磁隧道結，并且實現了自旋轉移矩寫入，但由于退火不充分導致MgO未完全呈現單晶態，該磁隧道結的TMR值僅有15%。
展開 VASP計算非線性磁矩和磁各向異性能（自旋軌道耦合）小結
磁各向異性能（自旋軌道耦合）計算：
注意： LSORBIT=.TRUE. 會自動打開LNONCOLLINEAR= .TRUE.選項，且自旋軌道計算只適用于PAW贗勢，不適于超軟贗勢。
自旋軌道耦合效應就意味著能量對磁矩的方向存在依賴，即存在磁各向異性能（MAE），所以要定義初始磁矩的方向。如下：
LSORBIT = .TRUE.
SAXIS = s_x s_y s_z (quantisation axis for spin)
默認值： SAXIS=(0+,0,1)，即x方向有正的無限小的磁矩，Z方向有磁矩。
要使初始的磁矩方向平行于選定方向，有以下兩種方法：
MAGMOM = x y z ! local magnetic moment in x,y,z
SAXIS = 0 0 1 ! quantisation axis parallel to z
or
MAGMOM = 0 0 total_magnetic_moment ! local magnetic moment parallel to SAXIS （注意每個原子分別指定）
SAXIS = x y z ! quantisation axis parallel to vector (x,y,z)，如 0 0 1
兩種方法原則上應該是等價的，但是實際上第二種方法更精確。第二種方法允許讀取已存在的WA.VECAR（來自線性或者非磁性計算）文件，并且繼續另一個自旋方向的計算（改變SAXIS 值而MAGMOM保持不變）。當讀取一個非線性磁矩計算的WA.VECAR時，自旋方向會指定平行于SAXIS。
展開 研究人員使用熱成像儀觀察到各向異性磁-珀耳帖效應
這就是所謂的各向異性磁-塞貝克效應。然而，在此研究之前，不可能觀察到各向異性的磁—珀耳帖效應，也即各向異性的磁—塞貝克效應。
通過應用各向異性磁-珀耳帖效應，磁性材料的熱電溫度可以通過僅改變材料中的充電電流并在其內形成不均勻的磁化構造來控制，而不是通過在兩個不同的電導體之間形成連接點來控制。在接下來的研究工作中，該研究小組將致力于識別和制造能夠表現出各向異性磁性—珀耳帖效應的磁性材料，并將其用于能夠使電子設備更加節能的熱量管理技術應用中。
該研究團隊主要包括內田健一先生（自旋磁熱電子學研究中心，磁性和自旋電子材料研究中心，日本國家材料科學研究所），Ryo Iguchi（研究人員，自旋熱電子學團隊，磁性和自旋電子材料研究中心，日本國家材料科學研究所），俊助達夢（日本東北大學材料研究所高分子材料研究所研究生，現任東京大學助理教授），齋藤英治（東北大學材料研究所教授，現任東京大學教授）等人。
該項研究主要由JST戰略基礎研究計劃（JPMJCR1711）和用于科學研究的jsp（A）（JP15H02012）基金聯合贊助支持。
展開 《Acta Materialia》：一種各向異性燒結磁體的矯頑力起源！
SmFe
12
化合物顯示出較大的飽和磁化強度值(μ0Ms=1.64T)和磁各向異性場(μ0Ha=12T)。SmFe12基磁體有望發展為高性能永磁體。然而，SmFe12化合物在塊體形式下是不穩定的，需要添加非鐵磁元素M(如Ti、Ca、Mo等)來穩定ThMn12型結構，穩定元素的加入使Sm(Fe1-xMx)12相的飽和磁化強度從SmFe12的1.64T降低到SmFe11Ti和SmFe11V2的1.14T和0.81T。另外目前對各向異性磁體的研究有限，大多數報道的高矯頑力研究都是在各向同性SmFe12基粉末上。與Nd-Fe-B基不同，熱變形不能用于調控SmFe12基晶粒，這阻礙了各向異性塊狀熱變形磁體的發展。這表明使用傳統粉末加工技術有發展各向異性塊狀SmFe12基磁體的空間。為了開發高矯頑力的各向異性燒結磁體，必須弄清矯頑力的來源。
日本國立材料科學研究所的研究人員采用常規燒結工藝制備了各向異性塊狀Sm8Fe73.5Ti8V8Ga0.5Al2(at.%)燒結磁體，在燒結條件下實現了1.0T的高矯頑力。討論了各向異性塊體SmFe12基磁體的矯頑力機制，為高性能SmFe12基永磁體的研制提供了指導。
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各向同性，橫觀各向同性，正交各向異性三種線彈性umat程序 ￥25
各向同性，橫觀各向同性，正交各向異性三種線彈性umat程序
1 各向同性
各向同性線彈性材料的彈性矩陣為：
式中拉梅常數的表達式為：
因此在編寫各向同性材料的umat時，需要兩個材料參數，在這里我們使用楊氏模量E和泊松比v。
2 橫觀各向同性
橫觀各向同性線彈性材料的彈性矩陣為：
并有關系式：
可見其彈性矩陣需要5個獨立的參數，為下列5個工程常數：
下標a代表軸向，下標t代表橫向。
3 正交各向異性
正交各向異性線彈性材料的彈性矩陣為：
并有關系式：
因此對于正交各向異性材料，其彈性矩陣需要9個工程常數來確定：
4 程序
使用Fortran90編寫umat程序。由于Abaqus默認的umat子程序為Fortran77，因此為了使用f90程序，使用命令：
abaqus make library=xxx.f90
該命令可以生成相應的后綴為obj的文件，之后使用該文件即可。使用上述方法可以避免使用Fortran77進行umat的編寫。
展開 《Science》子刊：耦合形態和磁性各向異性組裝四方膠體晶體
納米棒的耦合形狀和磁各向異性，決定了非常規的組裝方式，并導致非緊密堆積和硬接觸相。獨特的三維四邊形結構和可調諧的互連孔隙度提供了一個獨特的平臺，可以調節能量轉換和光學器件中的許多化學轉換和物理過程。這項工作表明，操縱各種各向異性形狀的納米結構的磁相互作用，可以打破傳統的熵主導的膠體組裝系統中致密堆積相的限制，從而為創造許多復雜的膠體晶體打開了大門。（文：水生）
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[VirtualLab] 各向異性方解石晶體的雙折射效應
[VirtualLab] 各向異性方解石晶體的雙折射效應
摘要
雙折射效應是各向異性材料最重要的光學特性，并廣泛應用于多種光學器件。當入射光波撞擊各向異性材料，會以不同的偏振態分束到不同路徑，即眾所周知的尋常光束和異常光束。在本示例中，描述了如何利用VirtualLab Fusion對雙折射進行仿真，并分析入射偏振態和晶體厚度對雙折射效應的影響。
2. 系統建模
3. 單軸晶體的雙折射現象
當光束沿晶體光軸軸方向傳播 (其場向量因此在垂直于光軸的平面上)至晶體，不會發生雙折射現象，并將以單一速度通過晶體。然而，當如何光束的傳輸方向與光軸存在夾角，將會隨其進入晶體產生兩種透射模態(尋常和異常)。兩種模態在晶體中具有不同的速度，且偏振方向相互垂直。這種就是著名的雙透射或雙折射現象。
探測器上的場追跡結果。注意，為適應不同偏振方向對探測器進行了旋轉
4. 對于不同初始偏振態的雙折射
5. 不同晶體厚度的雙折射
6. 文件信息
了解更多
- Optically Anisotropic Media in VirtualLab Fusion
- Conical Refraction in Biaxial Crystals
- Polarization Conversion in Uniaxial Crystals
展開 悉尼大學鄭榮坤Physical Review Materials：稀土永磁材料-燒結釹鐵硼最新研究進
圖6：對均勻晶界和不均勻晶界模擬的磁化強度、交換場、磁晶各向異性場、退磁場。發現在退磁過程中，反向磁疇更容易從低磁晶各向異性場、高交換場和高退磁場的區域產生。
(a) 晶界為40 at.% Fe（均勻）的三明治模型模擬的磁化強度、交換場、磁晶各向異性場、退磁場；
磁化強度、交換場、磁晶各向異性場、退磁場的范圍分別是1.17 × 106, 2.29 × 104, 5.51 × 106和 3.35 × 105 A/m
(b) 晶界為38.7 at.%（不均勻）的三明治模型模擬的磁化強度、交換場、磁晶各向異性場、退磁場。
磁化強度、交換場、磁晶各向異性場、退磁場的范圍分別是1.31 × 106, 2.15 × 104, 5.51 × 106和 1.59 × 106 A/m
【小結】
本文使用三維原子探針技術定量化研究了元素沿晶界和穿過晶界的成分變化?；趯嶒灁祿M合了不同成分的晶界的飽和磁化強度、磁晶各向異性常數和交換常數，并定量化分析了晶界納米尺度下的成分變化對矯頑力的影響。
【文獻鏈接】
Coercivity degradation caused by inhomogeneous grain boundaries in sintered Nd-Fe-B permanent magnets, Physical Review Materials 2018;2:054404.
(DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.2.054404)
展開 悉尼大學鄭榮坤：稀土永磁材料-燒結釹鐵硼最新研究進展
圖6：對均勻晶界和不均勻晶界模擬的磁化強度、交換場、磁晶各向異性場、退磁場。發現在退磁過程中，反向磁疇更容易從低磁晶各向異性場、高交換場和高退磁場的區域產生。
(a) 晶界為40 at.% Fe（均勻）的三明治模型模擬的磁化強度、交換場、磁晶各向異性場、退磁場；
磁化強度、交換場、磁晶各向異性場、退磁場的范圍分別是1.17 × 106, 2.29 × 104, 5.51 × 106和 3.35 × 105 A/m
(b) 晶界為38.7 at.%（不均勻）的三明治模型模擬的磁化強度、交換場、磁晶各向異性場、退磁場。
磁化強度、交換場、磁晶各向異性場、退磁場的范圍分別是1.31 × 106, 2.15 × 104, 5.51 × 106和 1.59 × 106 A/m
【小結】
本文使用三維原子探針技術定量化研究了元素沿晶界和穿過晶界的成分變化?；趯嶒灁祿M合了不同成分的晶界的飽和磁化強度、磁晶各向異性常數和交換常數，并定量化分析了晶界納米尺度下的成分變化對矯頑力的影響。
【文獻鏈接】
Coercivity degradation caused by inhomogeneous grain boundaries in sintered Nd-Fe-B permanent magnets, Physical Review Materials 2018;2:054404.
(DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.2.054404)
展開 ABAQUS各向異性材料
請問各位大佬，各向異性材料的塑性階段怎么設置參數呀
COMSOL 中定義材料各向異性的方法
很多材料都具有各向異性的特性，并且在很多情況下，各向異性與材料的形狀相關。COMSOL Multiphysics? 軟件提供了多種定義曲線坐標系的方法（曲線坐標系可作為局部坐標系來定義材料的各向異性）。這篇文章，我們將討論每種曲線坐標系定義方法的概念以及如何進行選用。
各向異性特性
各向異性特性廣泛存在于各個領域，例如，具有地震各向異性的巖層、液晶顯示器中使用的液晶、航空工業中使用的輕質但仍能承受高負荷的材料，或者最接近生物軟組織性能的醫療替代品，等等。
曲線坐標系的基礎知識
讓我們了解一下這個案例，考慮一種碳纖維增強聚合物，其中嵌入環氧樹脂基體中的編織纖維沿纖維軸向具有較高的熱導率，在橫截面上具有較低的熱導率。如果想要使用熟悉的笛卡爾坐標系來表示纖維的各向異性幾乎是不可能的。但是，如果有一個跟隨纖維走向的坐標系，就可以直接設置各向異性特性。
環氧樹脂基體中的編織纖維。
如何確定這樣的坐標系呢？在物理學上，有許多效應會產生跟隨幾何形狀的矢量場，例如，順著纖維的流動，或者從纖維一端到另一端的熱傳導，甚至是產生磁場的一束載流導線。這些正是 COMSOL? 軟件中用來計算曲線系統的方法，所有這些方法都可以用來計算構成第一基矢 的矢量場 。由于大多數應用需要歸一化的矢量場，COMSOL Multiphysics 會自動除以 進行歸一化處理。第二個矢量場可以手動指定，笛卡爾坐標通常是一個不錯的選擇。以此為起點，我們重建第二基矢 ，確保它與 垂直，并被歸一化處理。最后，這兩個矢量的叉積得到第三基矢 。
在軟件內部，使用直角坐標系 進行計算，并將所有涉及不同坐標系的量轉換到 坐標系。
展開 
VirtualLab Fusion中的光學各向異性介質
摘要
光學各向異性，也被稱為雙折射，是產生各種光學現象及其相關應用的原因。VirtualLab Fusion提供了一種快速和嚴格的場跟蹤分析算法，該算法應用于S矩陣求解器，并工作在k域。在本應用案例中，介紹了各向異性介質的基本配置。
目錄中的各向異性介質
定義各向異性介質
雙軸晶體由三個方向的主折射率定義；
單軸晶體由o折射率和e折射率定義;
一般各向異性介質可以通過直接定義介電常數張量建立。
各向異性介質預覽
預配置晶體
VitualLab Fusion提供了一系列預設的晶體介質，可以從介質(Media)目錄中訪問。用戶還可以在目錄中導入和導出自定義的介質。
各向異性涂層
各向異性涂層可以在涂層(coating)目錄中找到，并應用于VirtualLab Fusion的所有光學表面。
各向異性晶體板
各向異性分層介質組件
各向異性表面
波片計算器
晶體板組件(Crystal Plate Component)和主窗口的計算器模塊(Calculators)允許訪問波片計算器，它可用于確定具有給定特性的波片的厚度和相位延遲。
展開 VirtualLab：各向異性方解石晶體的雙折射效應
1.摘要
雙折射效應是各向異性材料最重要的光學特性，并廣泛應用于多種光學器件。當入射光波撞擊各向異性材料，會以不同的偏振態分束到不同路徑，即眾所周知的尋常光束和異常光束。在本示例中，描述了如何利用VirtualLab Fusion對雙折射進行仿真，并分析入射偏振態和晶體厚度對雙折射效應的影響。
2.系統建模
3.單軸晶體的雙折射現象
當光束沿晶體光軸軸方向傳播 (其場向量因此在垂直于光軸的平面上)至晶體，不會發生雙折射現象，并將以單一速度通過晶體。然而，當如何光束的傳輸方向與光軸存在夾角，將會隨其進入晶體產生兩種透射模態(尋常和異常)。兩種模態在晶體中具有不同的速度，且偏振方向相互垂直。這種就是著名的雙透射或雙折射現象。
探測器上的場追跡結果。注意，為適應不同偏振方向方向探對探測器進行了旋轉
4.對于不同初始偏振態的雙折射
5.不同晶體厚度的雙折射
6.文件信息
了解更多
- Optically Anisotropic Media in VirtualLab Fusion
- Conical Refraction in Biaxial Crystals
- Polarization Conversion in Uniaxial Crystals
展開 平面和曲面各向異性涂層的模擬與分析
摘要
VirtualLab Fusion 能夠在光學元件的表面添加雙折射涂層，即各向異性介質層，以利用光學系統中偏振控制和多路復用的額外自由度。 在這個例子中，我們介紹了這個特性——在表面上添加各向異性涂層——并分別研究了 lambda/4 涂層在平面和曲面上的偏振轉換。
平面四分之一波片涂層
系統構建塊 – 光源
系統構建塊 – 涂層表面
四分之一波片的偏振轉換
菲涅耳效應偏差的影響
平面四分之一波片涂層
另一個可能影響偏振轉換的附加效應是入射角。 由于場分量在板平面上的投影，所得偏振態將隨著角度的增加而變得更加橢圓。
曲面上的四分之一波片涂層
文件信息
進一步閱讀
- VirtualLab Fusion 中的光學各向異性介質
- 軸晶體中的錐形折射
- 單軸晶體中的偏振轉換
展開 關于abaqus各向異性纖維的相互作用設置
一個基體里面只有一根熱導率各向異性的纖維，怎么在不和基體合并的情況下正常運算？或者說應該怎么將兩者綁定呢？
