2.2　决定磁畴结构的能量类型

2.2.1　决定磁畴结构的能量类型之一

——静磁能

磁畴理论最早由Landau和Liftshitz在1935年提出，他们使用能量极小值法给出了磁畴存在的理论基础，并进而讨论了磁畴的运动和磁导率问题。磁畴的存在可以说是铁磁体中各种能量（包括静磁能、磁交换作用能、磁晶各向异性能、磁致伸缩能）相互折中的结果，最终的磁畴分布状态会使总能量达到最小值。为了降低交换作用能和磁晶各向异性能，铁磁体的自发磁化方向会沿着易磁化轴方向。这样，这两种能量可以降低到最低。而磁化的过程中产生的磁荷会增加静磁相互作用能，为了减少静磁相互作用能，铁磁体分为若干个磁畴，使得铁磁体整体不显磁性。磁畴内部的磁矩方向一致，磁畴与磁畴之间存在着畴壁，比较典型的畴壁为Bloch畴壁和Neel畴壁，这两种畴壁与材料的几何形状相关，分别存在于薄膜和块体材料中。

磁畴的成因说到底，是为了降低由于自发磁化所产生的静磁能。图2-7（a）表示整个铁磁体均匀磁化而不分畴的情形。在这种情况下，正负磁荷分别集中在两端，所产生的磁场(称为退磁场)分布在整个铁磁体附近的空间内，因而有较高的静磁能。图2-7（b）、（c）表示分割成若干个磁化相反的小区域。这时，退磁场主要局限在铁磁体两端附近，从而使静磁能降低。计算表明，如果分为n个区域，能量约可以降至 1/n。

图2-7　决定磁畴结构的能量类型之一——静磁能

　　

图中示意性地表明，减小磁性材料的畴尺寸是如何通过减小外部磁场来降低静磁能的