磁性物理第五章：磁畴理论三节剖析.ppt

第五章：磁畴理论 * 磁性物理学 定义：畴壁是相邻两磁畴间磁矩按一定规律逐渐改变方向的过渡层。 畴壁有一定的厚度。 5-3 畴壁厚度和畴壁能计算 相邻的两个磁畴内的磁化强度方向常常是反平行或相互垂直，在畴壁中磁化矢量是逐步转变的。 举1800畴壁为例，看畴壁的厚度和畴壁能。畴壁内主要考虑交换能与各向异性能的平衡。下面计算均按单位面积计。 当两原子磁矩间的夾角为?时，交换能的增量为 设畴壁厚度为N个原子间距。 a为晶格常数， Na=?为畴壁厚度 畴壁能密度为 交换作用能+磁晶各向异性能 单位面积畴壁内的交换能增量为： 磁晶各向异性能密度为 求能量极小值的条件 对于铁的1800畴壁,??0=1800=?，得到 晶格常数 一、1800Bloch畴壁的厚度与畴壁能计算 实际畴壁中磁矩的转向在畴壁厚度中是非均匀过渡的。 Z轴为畴壁法线方向，磁矩始终在XOY平面内旋转且与Z轴垂直，以θ代表磁矩转过角度，并令Z＝0时θ=0。 x y z ∴z从－∞ → + ∞,相应地， θ 从－π/2→ +π/2 ∴θ 是z的函数θ(z)，θ = (?θ/?z)a，a为晶格常数 5-3 畴壁厚度和畴壁能计算 在畴壁两边，即z→±∞处，磁矩在易磁化方向，Fk＝0，由两边进入畴壁，θ逐渐改变， Fk 逐渐增加。 单轴各向异性的晶体，进到z＝0处，Ms⊥易磁化方向， Fk 最大。 立方晶体，在畴壁中点(z＝0)处， Ms∥易磁化方向， Fk＝0 所以，立方晶体的Fk在畴壁的两边为零，进入畴壁后逐渐增大到最大值，再进入又减小，在z＝0处又减到零。 可见， Fk是θ的函数。 ∴单位面积畴壁中的磁晶各向异性能为： ∴单位面积畴壁总能量为： 平衡稳定状态要求能量最小，即转向角稍有改变（δθ），总能量不变（δγω＝0）。 表明在畴壁内任一地方，磁化矢量的取向分布处于平衡稳定状态时，其单位体积中磁晶各向异性能 g(θ) 均与交换能A1(?θ/?z)2相等。 可见，由于g(θ)在晶体中各项不等，故?θ/?z也不均匀。 可把θ 接近π/2处视为边界。 0 300 -300 -900 900 z -3 0 -1 1 3 * * *