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第七章畴壁

在这一章要磁畴边界附近的局

域磁特性。这些区域称为畴壁而且

特性明显不同于磁畴的其余部分。

在弱场和中等强度磁场作用下的大

多数磁性变化都发生在畴壁处，因

此理解畴壁的行为是描述磁化过程

所必不可少的。

7.1磁畴边界的特性

磁畴边界上的磁矩如何变化？

既然铁磁体内存在磁畴，那么：磁畴边界附

近磁矩是如何改变方向的？有两种可能性：

1磁畴边界宽度无穷小，最近邻磁矩要么

属于这一个磁畴、要么属于那一个磁畴。

2有一个过渡区，其中的磁矩在磁畴之间

重新取向，因此不属于任何一个磁畴，如图

所示。

7.1.1壁

•畴壁有多厚？

Bloch首先提出，磁畴之间存在这样一

些过渡层，其中的磁矩产生了重新取向。

该过渡层通常称为畴壁或壁，并

非所有畴壁都必然是壁。越过一个

畴壁的总角位移常常是180或90，尤其

是在立方材料中由于各向异性的影响更是

如此，而且磁矩方向的变化是在许多原子

平面上逐渐发生的。

7.1.2畴壁能

•有没有与畴壁相关联的附加能量？

•畴壁能：当磁矩是畴壁的一部分时、及磁

矩位于磁畴主体内的时候磁矩的能量差。

它通常表示为每单位面积畴壁的能量。

•畴壁中磁矩能量的变化是由原子磁矩之间的

外斯型互作用耦合(或者交换互作用能)以及

各向异性引起的。各向异性要使畴壁变薄，

因为所有磁矩沿等价晶轴取向时各向异性能

最低。交换能要使畴壁变厚，这是由于相邻

磁矩平行取向铁磁体中的交换能最小。

交换能

如果只考虑磁矩间的互作用，就产生如下互

作用或交换能：

E=−m•He

ex0

其中He是互作用场。在外斯平均场模型中

He正比于磁畴内的磁化强度Ms，它在温度

远低于温度时几乎等于M0：

HeMs

这里是平均场系数

如果用单个磁矩之间的相互作用来表示它

m

MNm

HHeNmNm

为了研究畴壁，讨论只有最近作用的情形。

这样做是因为畴壁内磁矩的方向随位置变化，

因此平均场近似不再有效。考虑最近邻相互作用

是想比较容易地求解出畴壁能。由于此相互作用

而使每个磁矩具有的能量为

E=−Nmimj

ex0

E=−NmNmimj

ex0

其中和m是相邻磁矩。

mij

每个磁矩上的能量是一项附加能量，称为交

换能，它使磁畴内的磁矩平行排列。当温度

升高到每个磁矩的热能等于此交换能的

时候，磁排列或有序就被破坏了。这个温度

就是温度Tc，因此它可以与交换能和平

均场耦合系数直接联系起来。

根据三维经典理论，Tc下每个磁矩的热能3kTc

B

E3kT

exBc