磁疇是什么概念？磁疇是什么什么是磁疇？分子或原子是構(gòu)成物質(zhì)材料的基元，基元中電子繞著原子核的運(yùn)轉(zhuǎn)形成了電流，該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使每個(gè)基元都相當(dāng)于一個(gè)微小的磁體，由大量基元組成一個(gè)集團(tuán)結(jié)構(gòu)，集團(tuán)中所有基元產(chǎn)生的磁場(chǎng)都同方向整齊排列，這樣的集團(tuán)叫做磁疇 。磁疇是什么概念？磁疇在起始磁化曲線中移動(dòng)過(guò)程？磁性材料是由很多磁矩構(gòu)成的，這些磁矩在每個(gè)格點(diǎn)上的大小是M，假設(shè)它們的大小都是一樣的，對(duì)應(yīng)飽和磁化磁矩Ms，但取向是各個(gè)方向的 。這樣磁性材料可以被描述為一個(gè)連續(xù)的模型，它的能量決定于在各個(gè)地方磁矩的取向n 。一般來(lái)說(shuō)，能量包括如下幾項(xiàng)：第一項(xiàng)是交換能，它的起源是相鄰格點(diǎn)間自旋的交換作用（一種量子效應(yīng)），我們可以用海森堡模型來(lái)描述交換項(xiàng)：這里i,j表示對(duì)相鄰格點(diǎn)的求和，Si和Sj是相鄰格點(diǎn)的自旋算符，如果交換積分J>0，對(duì)應(yīng)的是鐵磁材料 。即便不考慮Si和Sj是量子力學(xué)算符，我們把它們看做是兩個(gè)經(jīng)典向量的點(diǎn)乘，我們也會(huì)發(fā)現(xiàn)Si和Sj的取向是應(yīng)該平行排列的，換句話(huà)說(shuō)如果所有的S都取向相同，對(duì)應(yīng)單位向量n的取向都一樣，此時(shí)能量最低 。我們考慮在能量最低基礎(chǔ)上的一個(gè)小的偏離，假設(shè)Si和Sj之間有個(gè)夾角φ，或說(shuō)ni和nj之間有個(gè)夾角φ，假設(shè)φ很小 。我們將得到一項(xiàng)取值為正的能量貢獻(xiàn)，其大小正比于φ的平方，這項(xiàng)能量就是交換項(xiàng)Eex，在連續(xù)近似下，可以表示為：假如能量中只有這一項(xiàng)就不會(huì)有磁疇了，因?yàn)樗械膎取向相同能量最低，對(duì)應(yīng)的是一個(gè)磁疇，或磁疇壁的厚度等于無(wú)窮大 。現(xiàn)在考慮磁性材料能量項(xiàng)中的第二項(xiàng)，各向異性能：Ean，各向異性能說(shuō)的是磁矩在晶格中更喜歡在某個(gè)特別的取向上平行排列，而不大容易在其他某個(gè)方向上平行排列，前者叫“易軸”（easy axis），后者叫“難軸”（hard axis），用能量的語(yǔ)言說(shuō)就是磁矩取向在“易軸”方向時(shí)達(dá)到最小，而在“難軸”取向時(shí)達(dá)到最大，這就是各向異性能，一般表示為：顯然在θ等于0和π時(shí)，能量最小 。換句話(huà)說(shuō)磁矩取向或者是平行的或者是反平行的，這樣對(duì)能量來(lái)說(shuō)是最有利的 。我們現(xiàn)在考慮磁疇壁的寬度是N，即經(jīng)過(guò)N倍晶格常數(shù)，磁矩取向?qū)⒎D(zhuǎn)180°，假設(shè)只有交換能，N是越大越好的，假設(shè)只有各向異性能，N是越小越好，對(duì)能量取極值后，我們能求出磁疇疇壁的寬度δ，能量項(xiàng)中的第三項(xiàng)是塞曼能，塞曼能要求磁矩取向n與外加磁場(chǎng)B平行 。當(dāng)外加磁場(chǎng)B=0的時(shí)候，塞曼能為0 。由于要降低能量項(xiàng)中第四項(xiàng)（靜磁能，也叫退磁能）的貢獻(xiàn)，要求磁性材料整體盡量不體現(xiàn)出磁性，此時(shí)磁性材料會(huì)形成很多磁疇，在每一個(gè)磁疇的內(nèi)部，磁矩取向平行，不同取向的磁疇之間形成一定寬度的磁疇壁 。隨著外加磁場(chǎng)B的增加，為了降低塞曼能，需要更多的磁矩取向與外加磁場(chǎng)平行，最初是通過(guò)磁疇壁的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的 。磁疇壁的移動(dòng)會(huì)增加能量有利磁疇區(qū)域的面積，同時(shí)磁疇壁在移動(dòng)的過(guò)程中也可能被材料中的應(yīng)力，缺陷或表面所釘扎，體現(xiàn)為能量項(xiàng)中的最后一項(xiàng)，磁彈性能Eme 。磁疇壁移動(dòng)能力的降低，體現(xiàn)為磁性材料具有較大的矯頑力（coercive force） 。當(dāng)外加磁場(chǎng)足夠大的時(shí)候，磁疇內(nèi)所有磁矩也會(huì)步調(diào)一致地改變?nèi)∠蛞越档腿?。上圖表示的是磁疇在磁化過(guò)程中的移動(dòng)過(guò)程，最上面的陰影區(qū)域，對(duì)應(yīng)磁疇內(nèi)磁矩的步調(diào)一致的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程 。

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