在鐵磁材料中，單個(ge) 原子磁矩傾(qing) 向於(yu) 彼此平行排列，使一種稱為(wei) 交換能的能量保持在較低的值。其磁疇劃分過程將取決(jue) 於(yu) 五種能量。
鐵磁材料的磁疇劃分過程
交換能Eexchange的起源可以在構成鐵磁性基礎的自旋-自旋相互作用中找到。當未成對電子的自旋平行時，交換能zui小。然而，自旋的平行排列從(cong) 而增加了原子磁矩的另一種能量，即靜磁能。產(chan) 生大的外部磁場，過程如圖1a所示。因此，為(wei) 了降低靜磁能，發生了反平行磁化的磁疇分裂，同時這些磁疇之間也開始形成磁壁(圖1b)。在這種構型下，交換能有所增加;然而，靜磁能降低。因此，在材料內(nei) 部形成了幾個(ge) 磁疇，使得每個(ge) 磁疇都包含單獨的磁矩。這些力矩加起來就是每個(ge) 磁域中的總磁化強度。
圖1
由於(yu) 五種不同能量之間的zui小化競爭(zheng) ，磁疇的形成是一個(ge) 多步驟的過程。如上圖所示:(a)單個(ge) 原子力矩的對齊，導致靜磁能增加(較大的通量線)。因此，產(chan) 生了一個(ge) 大的外部磁場;(b)出現反平行磁化的磁疇分裂降低了靜磁能並減小了磁通線，從(cong) 而允許通過相鄰磁疇閉合。注意磁疇之間形成的磁壁
我們(men) 傾(qing) 向於(yu) 進一步劃分磁疇;然而，這會(hui) 使其他能量失去平衡。鐵磁體(ti) 的晶體(ti) 對稱性產(chan) 生了磁晶(各向異性)能量，也尋求zui小值。當磁疇的磁化方向與(yu) shou選晶體(ti) 學方向對齊時，例如鐵含量< 100 >。這些方向也被稱為(wei) 易磁化軸。所有這些劃分為(wei) 磁疇和磁矩排列產(chan) 生晶格應變，通過磁彈性能量與(yu) 區域磁化的方向有關(guan) 。當晶格變形使磁疇在磁化方向上拉長或收縮時，該能量達到zui小。
在具有反平行磁化的疇之間形成的磁壁引入了它自己的能量，與(yu) 磁壁本身相關(guan) 的能量。這是能量平衡中的第五種能量，這是由於(yu) 磁壁在單位表麵積和單位壁厚上都有一定的能量。它的產(chan) 生是因為(wei) 那些原子力矩不平行於(yu) 彼此，或者不平行於(yu) 一個(ge) 簡單的軸。壁麵能量Ewall增加了交換能，其中壁麵附近的交換能zui高。這種交換能也被稱為(wei) 交換力，隻作用於(yu) 一到兩(liang) 個(ge) 原子距離上，它是由泡利不相容原理產(chan) 生的，是一種基於(yu) 波函數重疊程度的量子力學效應。參與(yu) 磁疇形成的五種基本能量如下:
這五種能量的增加和減少對材料中晶格的平衡有影響，因此並不是所有的能量都能同時達到zui低。某種磁性結構的形成是五種基本能量被zui小化的結果，盡管能量本身可能不是zui小的。作為(wei) 五種不同能量之間zui小化競爭(zheng) 的結果，鐵磁材料自發地分裂成磁疇。
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