畴壁的形成

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畴壁的形成

如果畴壁包含方向逐渐变化的原子磁矩(图1)，则可确保向相反畴磁化方向的平滑过渡。这种转变降低了交换能，特别是对于过渡层的预定宽度。

图1

例如给出一个磁畴大小的估计，考虑厚度< 40 nm的颗粒状La_0.6Sr_0:4MnO₃钙钛矿薄膜中的垂直磁畴。对于这些结构，域宽度由下式[1]给出

式中，J为交换耦合常数，S为自旋量子数，K为磁各向异性常数，a为晶格常数。本例中，J = 3*10^-22 J, K =2* 10⁴ J/m3, S =3/2，则得到30 nm。磁畴的大小可以在相同类型的化合物中变化，这取决于这些薄膜生长的衬底的粒度和应变。例如，衬底可以产生拉伸应变，从而导致在衬底附近形成的畴的平面内磁化。另一方面，顶端晶粒(远离衬底)的磁化方向是垂直的。晶界附近的面内磁化畴的形成会导致磁通量的循环，从而抑制静磁能。

磁晶能量需要保持zui小值;因此，它倾向于使原子磁矩沿着晶体轴的一个容易的方向排列。因此，净磁化遵循一定的结晶轴，据说沿着它产生一个容易的磁化轴。铁磁体可以沿着晶体学方向不太困难地磁化。至少在晶体结构的铁磁体中是这样的。如果铁磁性材料由随机晶体取向的颗粒组成，一个简单的磁化轴仍然是可能的，然而，它将主要由材料加工决定，众所周知，它会改变磁畴结构，从而改变它们的磁化方向。

被称为畴壁的过渡层通常有两种类型，尽管根据材料的晶体结构以及一些加工因素，其他的壁构型也是可能的。在fcc或bcc等立方结构中，常见的壁面类型是Bloch壁面和Neel壁面。在布洛赫壁上，原子磁矩在磁矩平面外旋转。另一方面，尼尔壁以其在旋转发生时保持在平面上的原子力矩而闻名。由于畴磁化倾向于与shou选的晶体轴对齐，因此根据这些晶体轴在特定晶格中的角度，可以将不同取向的畴壁划分为180°，90°(铁)或109°，71°(镍)。一些不同方向的壁出现在闭合域中，这是当材料分裂成允许更多磁通量留在材料内部的磁畴时产生的。这样的结构使静磁能zui小化。图2显示了几种类型的域墙的示意图。

图2

虽然在相当长的一段时间里，许多研究实验室一直在使用更复杂的技术，如磁力显微镜(MFM)，但通过称为铁磁流体的胶体悬浮液可以对静磁场和区域结构进行成像。然而，如果MFM不容易获得，铁磁流体如Fe₃O₄或BaFe₁₂O₁₉提供了一个可行的替代方案，至少在某些情况下。众所周知，铁磁流体是一种稳定的物质，通常由浸入碳氢化合物或其他有机液体中的10纳米颗粒形成，因为水基铁磁流体更难生产。人们可能熟悉铁磁流体，因为有时它们被用作轴承中的液体。

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