有時從(cong) 一個(ge) 磁化方向到另一個(ge) 磁化方向的轉變是突然的，使得交換能量太大而無法保持平衡的某個(ge) 磁疇構型。下麵將講述疇壁的行程原因。
疇壁的形成
如果疇壁包含方向逐漸變化的原子磁矩(圖1)，則可確保向相反疇磁化方向的平滑過渡。這種轉變降低了交換能，特別是對於(yu) 過渡層的預定寬度。
圖1
例如給出一個(ge) 磁疇大小的估計，考慮厚度< 40 nm的顆粒狀La0.6Sr0:4MnO3鈣鈦礦薄膜中的垂直磁疇。對於(yu) 這些結構，域寬度由下式[1]給出
式中，J為(wei) 交換耦合常數，S為(wei) 自旋量子數，K為(wei) 磁各向異性常數，a為(wei) 晶格常數。本例中，J = 3*10-22 J, K =2* 104 J/m3, S =3/2，則得到30 nm。磁疇的大小可以在相同類型的化合物中變化，這取決(jue) 於(yu) 這些薄膜生長的襯底的粒度和應變。例如，襯底可以產(chan) 生拉伸應變，從(cong) 而導致在襯底附近形成的疇的平麵內(nei) 磁化。另一方麵，頂端晶粒(遠離襯底)的磁化方向是垂直的。晶界附近的麵內(nei) 磁化疇的形成會(hui) 導致磁通量的循環，從(cong) 而抑製靜磁能。
磁晶能量需要保持zui小值;因此，它傾(qing) 向於(yu) 使原子磁矩沿著晶體(ti) 軸的一個(ge) 容易的方向排列。因此，淨磁化遵循一定的結晶軸，據說沿著它產(chan) 生一個(ge) 容易的磁化軸。鐵磁體(ti) 可以沿著晶體(ti) 學方向不太困難地磁化。至少在晶體(ti) 結構的鐵磁體(ti) 中是這樣的。如果鐵磁性材料由隨機晶體(ti) 取向的顆粒組成，一個(ge) 簡單的磁化軸仍然是可能的，然而，它將主要由材料加工決(jue) 定，眾(zhong) 所周知，它會(hui) 改變磁疇結構，從(cong) 而改變它們(men) 的磁化方向。
被稱為(wei) 疇壁的過渡層通常有兩(liang) 種類型，盡管根據材料的晶體(ti) 結構以及一些加工因素，其他的壁構型也是可能的。在fcc或bcc等立方結構中，常見的壁麵類型是Bloch壁麵和Neel壁麵。在布洛赫壁上，原子磁矩在磁矩平麵外旋轉。另一方麵，尼爾壁以其在旋轉發生時保持在平麵上的原子力矩而聞名。由於(yu) 疇磁化傾(qing) 向於(yu) 與(yu) shou選的晶體(ti) 軸對齊，因此根據這些晶體(ti) 軸在特定晶格中的角度，可以將不同取向的疇壁劃分為(wei) 180°，90°(鐵)或109°，71°(鎳)。一些不同方向的壁出現在閉合域中，這是當材料分裂成允許更多磁通量留在材料內(nei) 部的磁疇時產(chan) 生的。這樣的結構使靜磁能zui小化。圖2顯示了幾種類型的域牆的示意圖。
圖2
雖然在相當長的一段時間裏，許多研究實驗室一直在使用更複雜的技術，如磁力顯微鏡(MFM)，但通過稱為(wei) 鐵磁流體(ti) 的膠體(ti) 懸浮液可以對靜磁場和區域結構進行成像。然而，如果MFM不容易獲得，鐵磁流體(ti) 如Fe3O4或BaFe12O19提供了一個(ge) 可行的替代方案，至少在某些情況下。眾(zhong) 所周知，鐵磁流體(ti) 是一種穩定的物質，通常由浸入碳氫化合物或其他有機液體(ti) 中的10納米顆粒形成，因為(wei) 水基鐵磁流體(ti) 更難生產(chan) 。人們(men) 可能熟悉鐵磁流體(ti) ，因為(wei) 有時它們(men) 被用作軸承中的液體(ti) 。
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