2.2　決定磁疇結構的能量類型

2.2.1　決定磁疇結構的能量類型之一

——靜磁能

磁疇理論最早由Landau和Liftshitz在1935年提出，他們使用能量極小值法給出了磁疇存在的理論基礎，并進而討論了磁疇的運動和磁導率問題。磁疇的存在可以說是鐵磁體中各種能量（包括靜磁能、磁交換作用能、磁晶各向異性能、磁致伸縮能）相互折中的結果，最終的磁疇分布狀態會使總能量達到最小值。為了降低交換作用能和磁晶各向異性能，鐵磁體的自發磁化方向會沿著易磁化軸方向。這樣，這兩種能量可以降低到最低。而磁化的過程中產生的磁荷會增加靜磁相互作用能，為了減少靜磁相互作用能，鐵磁體分為若干個磁疇，使得鐵磁體整體不顯磁性。磁疇內部的磁矩方向一致，磁疇與磁疇之間存在著疇壁，比較典型的疇壁為Bloch疇壁和Neel疇壁，這兩種疇壁與材料的幾何形狀相關，分別存在于薄膜和塊體材料中。

磁疇的成因說到底，是為了降低由于自發磁化所產生的靜磁能。圖2-7（a）表示整個鐵磁體均勻磁化而不分疇的情形。在這種情況下，正負磁荷分別集中在兩端，所產生的磁場(稱為退磁場)分布在整個鐵磁體附近的空間內，因而有較高的靜磁能。圖2-7（b）、（c）表示分割成若干個磁化相反的小區域。這時，退磁場主要局限在鐵磁體兩端附近，從而使靜磁能降低。計算表明，如果分為n個區域，能量約可以降至 1/n。

圖2-7　決定磁疇結構的能量類型之一——靜磁能

　　

圖中示意性地表明，減小磁性材料的疇尺寸是如何通過減小外部磁場來降低靜磁能的