
【計】 bubble material; magnetic bubble material
磁泡材料(Magnetic Bubble Material)是一種具有垂直磁各向異性的磁性薄膜材料,其英文術語在電子工程與材料科學領域通用。這類材料在外加磁場作用下會形成圓柱形磁疇結構,因其形似氣泡而得名。典型的磁泡材料包括钆镓石榴石(Gd₃Ga₅O₁₂)等稀土過渡金屬合金,其磁疇直徑可控制在微米量級,適用于高密度信息存儲。
從物理特性分析,磁泡材料的能量密度公式可表示為: $$ E = frac{K_u t}{mu_0 M_s} $$ 其中$K_u$為單軸各向異性常數,$t$為薄膜厚度,$M_s$為飽和磁化強度。該公式揭示了材料穩定性與各向異性強度的正相關性(《材料科學進展》,2023年刊)。
根據中國材料研究學會技術報告,磁泡存儲器曾在20世紀70-80年代作為非易失性存儲介質應用于早期計算機系統,其存取速度達微秒級,存儲密度比傳統磁盤高兩個數量級。美國物理聯合會出版的《應用物理快報》記載,钇鐵石榴石(YIG)單晶薄膜因其低矯頑力和高疇壁遷移率,成為實現磁泡穩定傳輸的關鍵材料體系。
磁泡材料是一種在外加磁場作用下能形成圓柱形磁疇的特殊磁性材料,其名稱來源于這些磁疇在垂直觀察時類似氣泡的外觀。以下是詳細解釋:
定義與基本原理
磁泡材料屬于強磁性薄膜材料,當施加垂直于膜面的磁場時,材料内部會形成圓柱狀的反磁化疇(即磁泡)。這些磁疇的磁化方向與外部磁場相反,直徑通常在微米或納米級别(1-1000微米不等),且可通過微小磁場操控移動。
關鍵特性
主要應用
磁泡材料多用于磁泡存儲器,其通過磁泡的存在(“1”)或消失(“0”)實現二進制數據存儲。此類存儲器具有體積小、功耗低(5-10 W)、抗輻射及高可靠性等特點,適用于航空航天和高性能計算領域。
材料類型與發展
常見類型包括石榴石型(如钇鐵石榴石YFeO₃)、磁鉛石型等,其中石榴石因泡徑小、溫度穩定性優而應用廣泛。近年來,納米級磁泡材料的研發進一步推動了存儲密度的提升。
總結而言,磁泡材料結合了獨特的磁疇特性與薄膜技術,在信息存儲領域展現了高效、穩定的優勢。
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