第五章磁畴理论..ppt

三、表面畴 为降低晶体表面总的退磁场能，将会在晶体表面出现各种各样的表面精细畴结构或附加次级畴。 表面畴的形成与分布和晶体表面取向有关，故其形式较为复杂。 1、树枝状畴 在K10的立方单晶材料的表面，有时会出现从畴壁界线出发，向两边主畴作斜线伸展的一种附加畴——树枝状畴。 产生原因： 两个主畴的Ms与样品表面不平行，有一微小的倾角，这样在表面就会出现磁极，使接近表面区产生退磁场，引起此区域的横向磁化。为了降低表面退磁场能，则须在晶体表面形成树状的表面精细畴。（原因与封闭畴相似） 区域附加畴与主畴间的Ms 互相垂直，故其中间为900壁。 2、圆锥形畴 (如图) 单易磁化轴的晶体形成封闭畴时其封闭畴里的磁晶各向异性能增加，此时圆锥畴的出现既可使表面退磁场能降低，同时又不会使畴壁能增加太大。 N N S S A B 树状磁畴 3、匕首封闭畴（封闭畴的变异） 单轴各向异性晶体形成封闭畴时，Ed = 0 , ∴Ek随L的增加而增大 为了降低这项能量，必须产生另一种封闭式的磁畴结构，使得晶体厚度L增加时，封闭畴的Ek不会增加太多。 如图：表面封闭畴发生分裂，形成两类畴，而在样品内部，除主畴外，还多了一种匕首畴。 匕首畴结构 （虚线表示分裂前的界线） 两类封闭畴总体积要比分裂前的封闭畴小，因此Ek就降低了很多。但由于匕首畴的畴壁与主畴畴壁不平行，匕首畴尖端会出现磁荷，因而要考虑匕首畴的退磁场能，故在如图的匕首封闭畴结构中需要考虑的能量有： a、两类封闭畴的磁晶各向异性能 b、主畴与匕首畴的畴壁能 c、匕首畴的退磁场能 除单轴晶体外，在多轴晶体中，若磁致伸缩能较大时，也会出现匕首畴结构。 第四节 非均匀铁磁体的磁畴结构的计算 非均匀铁磁体的磁结构受材料内部存在不均匀性分布及其引起的内部退磁场作用的影响，其主畴结构虽然与均匀体一样也与样品形状有关，但主要还是受不均匀性的影响。 1、掺杂与空隙（空穴）对磁畴的影响 (1)、对畴结构的影响 非磁性掺杂物或空隙会使磁畴结构复杂化，在铁氧体中，这种情况比较显著。 在材料与掺杂物或空隙的接触面上，不论后者形状如何，均会有磁极出现，因而产生退磁场Hd。 Hd 在离磁极不远的区域内的方向与原有磁化方向有很大差异，某些地方可以相差到900。这就造成这些区域在新的方向上产生磁化，从而形成在参杂物或空隙上附着的锲形畴，其磁化方向与主畴垂直，故其间畴壁为900 畴壁，取斜出的方向（约450 ）。 S S S N N N 原磁化 方向 S N S N 单畴颗粒 有些材料是由很小的颗粒组成的。若颗粒足够小，整个颗粒可以在一个方向自发磁化到饱和，成为一个磁畴——这样的小颗粒称为单畴颗粒。对于不同的材料有不同的临界值，在临界值以上的颗粒出现多畴，在临界值以下出现单畴。 单畴颗粒内无畴壁，不会有畴壁位移磁化过程，只能有磁畴转动磁化过程。这样的材料，其磁化与退磁均不容易，具有较低的磁导率与高Hc——即永磁材料。 考虑球形单晶颗粒： a 单畴颗粒 b 各向异 性较弱 c 磁晶各向异性 较强的立方晶体 d 磁晶各向异性 较强的单轴晶体 b、c、d是尺寸大于临界尺寸的颗粒的几种最简单的磁畴结构 考虑球形单晶颗粒： 临界尺寸是单畴与其他畴结构的分界点。因此这个尺寸的能量既可按单畴结构计算，也可按上图（b、c、d）三图之一来计算，只是在临界尺寸时，两种结构的能量应该相等。（由此可推算出球形颗粒的临界半径） 单畴球形颗粒的能量： 单畴颗粒中，磁矩沿易磁化方向平行排列，故Fk最低，且H = 0，σ= 0，又无交换能问题。 一、磁晶各向异性能较弱的颗粒的临界半径 这类颗粒在临界尺寸以上时，磁矩沿圆周逐渐改变方向，故需考虑交换能。由于其磁化取圆形磁通封闭式，故退磁场能为零，其他能量无需考虑。 以 r 表示圆半径，a 表示相邻原子间距，则一个圆周上有 个原子。 所以相邻两原子磁矩方向变化为： r R 二、立方晶体单畴颗粒的临界半径 颗粒大于临界尺寸的立方晶体，其最简单的磁畴结构如图。其磁化都在易磁化方向，故无Fk ；没有内应力，也无外磁场，故不考虑Fσ与FH ，虽然有较弱的表面磁极。但Fd不占主要地位，可不计。——主要的能量是畴壁能。 而这里畴壁为900壁，所以颗粒的能量可近似写为畴壁能密度 乘以畴壁面积： 三、单轴晶体单畴颗粒的临界半径