磁學·磁疇

圖片來源:4705-一張很像是“熱蝕”的金相_quantimet720金相技術_新浪博客

參考書目:磁學基礎與磁性材料,嚴密,浙江大學出版社

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一直覺得師兄們說domain的樣子很高端…qwq


一、磁疇成因

理論實踐都證明,在居裡溫度以下,大塊鐵磁晶體中會形成磁疇結構,每個磁疇內部自發磁化是均勻一致的,但不同磁疇之間自發磁化方向不同。因此在未受外磁場作用時,各磁疇磁矩相互抵消,宏觀上鐵磁體並不顯示磁性。

鐵磁晶體內為什麼會存在磁疇?

在沒有外磁場和外應力的作用下,鐵磁體內的此狀態,應由交換能、磁晶各向異性能和退磁場能共同構成的總自由能為極小值來確定。

交換能:使近鄰原子的自旋磁矩取向相同,造成自發磁化。

磁晶各向異性能:使晶體在易軸方向磁化。

故當鐵磁晶體沿著易軸方向磁化到飽和時,交換能和磁晶各向異性能同取最小值,即二者不會導致磁疇的產生。

而均勻的磁化必然在具有一定大小和形狀的鐵磁體的表面出現磁極,因而產生退磁場。這樣總能量增加,上述的自發磁化不再穩定,為瞭降低退磁場能,隻有改變自發磁化的分佈狀態,故鐵磁體內部出現許多的自發磁化區域,稱磁疇。總結起來,退磁場能最小是形成磁疇的主要原因。

所以為瞭降低退磁場能而在鐵磁體內形成無限個磁疇?

不是的,在兩個相鄰磁疇間存在約1000原子數量級寬度的過渡層,這是磁疇壁。磁疇壁內,磁矩從一個磁疇的方向改變到另一個磁疇的方向,因此,疇壁內各個磁矩取向不一致,則必然增加交換能和磁晶各向異性能而構成疇壁能量,因此不能單純地考慮降低退磁場能而在鐵磁體內形成無限多個磁疇…

二、疇壁結構

1. 交換能:

所以,疇壁內層數越多,即磁矩方向過渡越緩慢,則疇壁內引起的交換能增量越小。

2. 磁晶各向異性能

所以交換能和磁晶各向異性能可以看作是一種競爭關系……

==>總結

所以,單位面積疇壁總能量為:

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根據疇壁中磁矩的過渡方式,將疇壁分為佈洛赫壁和奈爾壁。

==>總結

佈洛赫壁的膜越厚 疇壁能越小,奈爾壁的膜越薄 疇壁能越小。

所以,較厚的塊體鐵磁材料,佈洛赫壁穩定;較薄的膜材,奈爾壁穩定。中間厚度的膜,將出現交叉壁……

三、磁疇結構

有點復雜…qwq

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