magnetic domain
简介
在Curie温度以下，大块的强磁性物体内包含了很多小的区域.每个小区域的原子磁矩均沿各自的易磁化方向平行排列而呈现自发磁化.这些自发磁化的小区域就叫做磁畴.
图1给出了用粉纹法在Fe-Si单晶的(001)面上观察到的磁畴结构.形成磁畴可以大大降低磁体的退磁能.以下以单轴晶体为例说明磁畴的形成.
图1
(a)
(b)
(c)
图2
图2 (a)是整个晶体均匀磁化的状态，此时，退磁能很大.若取材料的Ms≈0.1T，退磁能则高达105J/m3.若晶体分为两个或四个相互平行而反向的磁畴[图2 (b)、(c)]，则可大大地减小退磁能.计算表明，如果整个晶体分为N个磁畴，退磁能大约可降至1/N.当然，晶体分为很多磁畴的过程并不是没有限制的. 磁畴增多意味着畴壁面积增大，这使得总的畴壁能增加. 稳定的磁畴结构应当由晶体总自由能的极小条件决定.一般地说，大块铁磁体划分成磁畴是短程强交换作用和长程静磁相互作用共同作用的结果.在热力学平衡状态铁磁体中，自发磁化的分布应由下列总自由能为极小值的条件决定，
式中，Fi表示交换能Fex，磁晶各向异性能FK，磁弹性能Fσ，退磁场能FM及外磁场中的势能FH.但是，严格求解上述变分问题，在物理上和数学上都遇到了很大困难，一般采用半经验方法，即先根据实验或几种能量的定性分析，提出合理的磁畴结构模型，再用能量极小条件确定描述磁畴结构的一些几何参数，这一方法得到了广泛应用.实际观察到的磁畴结构往往都比较复杂，它与晶体的不完整性(杂质、缺陷等)，物体的形状大小有很大关系，例如磁性薄膜，磁性微粉的磁畴结构就与大块晶体不同. 此外，磁畴结构还与磁体表面的取向，外加磁场的大小、方向有关. 例如厚度为数十微米、c轴垂直于薄片平面的正铁氧体晶体片. 当无外加磁场，观察到的是很多蜿蜒曲折的条状磁畴. 当沿c轴加适当大小的磁场，则可观察到圆柱状的磁畴，这种磁畴叫做磁泡，或称泡畴