Доменная стенка (магнетизм)


Доменная стенка (магнетизм)

Доменная стенка — граница между магнитными доменами с различным направлением намагниченности.

Содержание

Общие положения

Причиной образования магнитных доменных стенок является конкуренция между обменным взаимодействием и магнитной анизотропией, которые стремятся увеличить и уменьшить толщину стенки соответственно[1]. Толщина доменной стенки оценивается по порядку величины как

x_0 = \sqrt{\frac{A}{K}} = a\sqrt{\frac{H_E}{H_A}},

где A — коэффициент неоднородного обменного взаимодействия, K — коэффициент магнитной анизотропии (здесь они записаны в таком виде, что плотность обменного взаимодействия и магнитной анизотропии зависят или от размерного вектора намагниченности, или от единичного вектора, сонаправленного ему), a — расстояние между магнитными атомами (типично около 0,5·10−7 см), H_E — обменнное поле (так же называемое молекулярным полем Вейса, порядка 107 Э), H_A — поле анизотропии. Таким образом, толщину доменной стенки можно оценить как величину, лежащую в интервале 10—100 нм.[2]

Виды доменных стенок

Доменные стенки Блоха (сверху) и Нееля (снизу) между доменами с противоположным направлением намагниченности (светло- и темно-серый цвета)

Классификация доменных стенок производится в зависимости от способа поворота вектора намагниченности внутри доменной стенки, а также от симметрии кристалла. К первому типу относятся доменные стенки типа Блоха и Нееля. Стенки второго типа имеют в названии указание угла, на который изменяется направление намагниченности в соседних доменах. Согласно второй классификации стенки Блоха и Нееля являются 180°-ми[3].

Стенка Блоха

Поворот вектора намагниченности при переходе между доменами может происходить различным образом. В случае, если плоскость доменной стенки содержит ось анизотропии, то намагниченность в доменах будет параллельна стенке. Ландау и Лифшицем был предложен механизм перехода между доменами, в котором вектор намагниченности проворачивается в плоскости стенки меняя свое направление на противоположное. Стенка такого типа была названа блоховской, в честь Феликса Блоха, впервые исследовавшего движение доменных стенок[3].

Стенка Нееля

Стенка Нееля отличается от блоховской стенки тем, что поворот намагниченности происходит не в её плоскости, а перпендикулярно ней. Обычно, её образование энергетически невыгодно[4]. Стенки Нееля образуются в тонких магнитных пленках толщиной порядка или менее 100 нм. Причиной этого является размагничивающее поле, чья величина обратно пропорциональна толщине пленки. Вследствие этого намагниченность ориентируется в плоскости пленки, и переход между доменами происходит внутри той же плоскости, то есть перпендикулярно самой стенке[5].

Стенки с редуцированным углом

Образование четырёх 90°-ных доменов в образце квадратного сечения

В материалах с многоосной анизотропией встречаются доменные стенки, в которых угол поворота намагниченности меньше 180°. К этому же эффекту приводит приложение поля перпендикулярно легкой оси материала с одноосной анизотропией.[6]

Другие виды доменных стенок

(а) Стенка Нееля. (б) Стенка Блоха. (c) Cross-tie стенка.

Цилиндрические доменные стенки

Форма образца может существенно влиять на форму магнитных доменов и границ между ними. В цилиндрических образцах возможно образование доменов цилиндрической формы, расположенных радиально симметрично. Стенки между ними так же называют цилиндрическими.[7]

См. также

  • Магнетизм
  • Микромагнетизм
  • Уравнение Ландау — Лифшица (магнетизм)

Примечания

  1. Доменная стенка. Физическая энциклопедия. Архивировано из первоисточника 28 июля 2012. Проверено 16 апреля 2011.
  2. О. В. Третяк, В. А. Львов, О. В. Барабанов Фізичні основи спінової електроніки. — К.: Київський університет, 2002. — С. 64—67. — 314 с. — ISBN 966-594-323-5
  3. 1 2 Alex Hubert, Rudolf Schäfer Magnetic Domains: The Analysis of Magnetic Microstructures. — Correct. ed. — Springer, 2008. — P. 215. — 714 p. — ISBN 978-3540641087
  4. Alex Hubert, Rudolf Schäfer Magnetic Domains: The Analysis of Magnetic Microstructures. — Correct. ed. — Springer, 2008. — P. 216. — 714 p. — ISBN 978-3540641087
  5. Denny D. Tang, Yuan-Jen Lee Magnetic Memory. Fundamentals and Technology. — Cambrige University Press, 2010. — P. 57—58. — 208 p. — ISBN 9780521449649
  6. Alex Hubert, Rudolf Schäfer Magnetic Domains: The Analysis of Magnetic Microstructures. — Correct. ed. — Springer, 2008. — P. 218. — 714 p. — ISBN 978-3540641087
  7. M. Kladivová and J. Ziman (2004). «Domain-wall Mobility and Hall Effect in Cylindrical Ferromagnetic Sample». Czechoslovak Journal of Physics 54 (4): 35—38. DOI:10.1007/s10582-004-0025-3.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Доменная стенка (магнетизм)" в других словарях:

  • Магнетизм —     Классическая электродинамика …   Википедия

  • Домен (магнетизм) — У этого термина существуют и другие значения, см. Домен. Процесс намагничивания домена Домен макроскопическая область в магнитном кристалле, в которой ориентация век …   Википедия

  • МАГНИТНАЯ ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА — совокупность макроскопич. областей ( доменов )магнитоупорядоченного вещества, отличающихся, в зависимости от конкретного типа магн. упорядочения, направлением намагниченности М, вектора антиферромагнетизма L или направлениями М и L одновременно… …   Физическая энциклопедия

  • ФЕРРОМАГНЕТИЗМ — магнитоупорядоченное состояние в ва, при к ром все магн. моменты ат. носителей магнетизма в в ве параллельны и оно обладает самопроизвольной намагниченностью. Рис. 1. Ферромагнитная (коллинеарная) атомная структура гранецентрированной кубич.… …   Физическая энциклопедия

  • Гигантское магнетосопротивление — Гигантское магнетосопротивление, гигантское магнитосопротивление[1], ГМС (англ. Giant magnetoresistance, GMR)  квантовомеханический эффект, наблюдаемый в тонких металлических плёнках, состоящих из чередующихся ферромагнитных и… …   Википедия

  • Магнитодвижущая сила — Единицы измерения СИ А СГС Гб Примечания …   Википедия

  • ФЕРРОМАГНИТНЫЕ ДОМЕНЫ — макроскопич. области ферромагнетика с разл. ориентациями спонтанной однородной намагниченности в одном из возможных направлений, соответствующих минимуму энергии магнитной анизотропии одного или неск. типов (естественной кристаллографической,… …   Физическая энциклопедия

  • НЕГОЛОНОМНАЯ СИСТЕМА — моханич. система, на к рую кроме геом. связей наложены ещё дифференциальные (кинематич.) связи, не сводящиеся к геометрическим и называемые неголономными (см. Голономная система). Математически неголономные связи выражаются ур ниями вида: где х i …   Физическая энциклопедия

  • МАГНИТОСТАТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ — часть энергии магнетика Wm, обусловленная магн. диполь дипольным взаимодействием элементарных атомных магн. моментов (диполей). В приближении сплошной среды Wm можно представить в виде энергии взаимодействия намагниченности M с магнитостатич.… …   Физическая энциклопедия