도메인 벽(자기)

Domain wall (magnetism)
다른 용도는 도메인 벽을 참조하십시오.

영역 벽은 자기, 광학 또는 끈 이론에서 유사한 의미를 가질 수 있는 물리학 용어이다.이러한 현상은 모두 이산 대칭이 자발적으로 [1]깨질 때마다 발생하는 위상 솔리톤이라고 일반적으로 설명할 수 있습니다.

자기

두 개의 180도 영역(A)과 (C) 사이의 자기 모멘트의 점진적인 방향 전환이 있는 영역 벽(B)
(보여지는 것은 Bloch 벽이 아닌 Néel 벽입니다.아래 참조)

자기학에서 도메인 벽은 자기 도메인을 분리하는 인터페이스입니다.이는 서로 다른 자기 모멘트 간의 전환이며 일반적으로 90° 또는 180°의 각도 변위를 겪습니다.영역 벽은 한정된 거리에 걸쳐 개별 모멘트의 점진적인 방향 변경입니다.영역 벽 두께는 물질의 이방성에 따라 달라지지만, 약 100-150개의 원자에 걸친 평균 범위에 따라 달라진다.

도메인 벽의 에너지는 단순히 도메인 벽이 생성되기 전과 생성된 후의 자기 모멘트의 차이입니다.이 값은 보통 단위 벽 면적당 에너지로 표시됩니다.

도메인 벽의 폭은 그것을 생성하는 두 개의 상반된 에너지, 즉 자기결정 이방성 에너지와 교환 에너지( e \ displaystyle 에 의해 변화합니다.이 두 에너지 모두 보다 유리한 에너지 상태에 있도록 가능한 한 낮은 경향이 있습니다.이방성 에너지는 개별 자기 모멘트가 결정 격자 축에 정렬되어 도메인 벽의 폭을 줄일 때 가장 낮습니다.반대로 자기 모멘트가 서로 평행하게 정렬되면 교환 에너지가 감소하여 벽이 두꺼워집니다(반평행 정렬이 벽 두께를 줄이기 위해 벽이 가까워지기 때문입니다).최종적으로 둘 사이의 평형에 도달하여 도메인 벽의 폭을 그렇게 설정한다.

이상적인 영역 벽은 위치와는 완전히 독립적이지만 구조가 이상적이지 않기 때문에 결정학적 결함이라고도 하는 매체 내의 포함 부위에 고착됩니다.여기에는 누락되거나 다른 (이물질) 원자, 산화물, 절연체, 결정 내 응력까지 포함됩니다.이것에 의해, 도메인 벽의 형성이 방지되어 미디어로의 전파도 억제됩니다.따라서 이러한 부위를 극복하기 위해서는 더 큰 자기장이 필요합니다.

자기 영역 벽은 자석의 고전적인 비선형 방정식(란다우-리프시츠 모델, 비선형 슈뢰딩거 방정식 등)에 대한 정확한 해입니다.

다층 도메인 벽의 대칭성

도메인 벽은 얇은 층으로 간주될 수 있기 때문에 대칭은 528개의 자기층 그룹 [2][3]중 하나로 설명됩니다.층의 물리적 특성을 결정하기 위해 점 모양의 층 [4]그룹으로 이어지는 연속체 근사치가 사용됩니다.연속적인 변환 조작이 ID로서 고려되고 있는 경우, 이러한 그룹은 자기점 그룹으로 변환됩니다.이런 집단은 125개인 것으로[5] 나타났다.자성점군이 열전 및/또는 열자성일 경우 영역벽은 [6]각각 편광 및/또는 자화를 수반한다는 것을 발견했다.이러한 기준은 균일한 편광[7][8] 및/[9][10]또는 자화의 외관 조건으로부터 도출되었다.비균질 영역에 적용한 후 순서 모수 분포 함수에서 짝수 부품의 존재를 예측한다.이들 함수의 나머지 홀수 부분의 식별은 도메인 상호 관련성을 갖는 대칭 변환에 기초하여[11] 공식화되었다.자기 영역 벽의 대칭 분류는 64개의 자기 점 [12]그룹을 포함한다.

도메인 벽의 피닝 해제 개략도 표시

다층 영역 벽의 구조에 대한 대칭 기반 예측은 자화 및/또는 편광[14] 공간 유도체(플렉스토일렉트릭)[15]를[13] 통한 현상학적 결합을 사용하여 입증되었다.

도메인 벽의 디피닝

강자성 물질의 체적 내 비자성 물질 또는 결정 구조에서의 이탈은 도메인 벽의 "고정"을 일으킬 수 있습니다(애니메이션 참조).이러한 핀 접속 부위는 도메인 벽이 로컬 에너지 최소값으로 유지되도록 하며 핀 접속 위치에서 도메인 벽을 "핀 해제"하려면 외부 필드가 필요합니다.언피닝 동작은 도메인 벽의 급격한 움직임과 양쪽 인접 도메인의 볼륨 급변화를 일으킵니다.이것은 바크하우젠 노이즈의 원인이 됩니다.

벽의 종류

블로치 벽

블로흐 벽은 자기 영역 사이의 경계에 있는 좁은 전이 영역이며, 그 위에서 자화는 한 영역의 값에서 다른 영역의 값으로 변화하며, 물리학자 펠릭스 블로흐의 이름을 딴 것입니다.Bloch 도메인 벽에서는 Néel 도메인 벽과 대조적으로 자화는 도메인 벽의 법선 부근에서 회전합니다(3D 시스템에서는 항상 자화가 도메인 벽면을 따라 점을 찍습니다).

블록 도메인 벽은 벌크 재료에 나타납니다. 즉, 자성 재료의 크기가 도메인 벽의 폭보다 상당히 클 때(릴리의 폭 정의에 따라).이 경우 소자장의 에너지는 벽의 미세자기 구조에 영향을 주지 않는다.소자장이 자기 도메인(도메인 내 자화 방향)을 변경하지만 도메인 [17]벽은 변경하지 않는 경우에도 혼합 케이스가 발생할 수 있습니다.

네엘 벽

네엘 벽은 프랑스 물리학자 루이 네엘의 이름을 딴 자기 영역 사이의 좁은 전이 영역입니다.네엘벽은 제1영역 내의 자화방향에서 제2영역 내의 자화방향으로 부드럽게 회전한다.Bloch 벽과 달리 자화는 도메인 벽의 법선과 직교하는 선(즉, 3D 시스템에서 도메인 벽면을 가리키도록 회전)을 중심으로 회전합니다.회전 속도가 빠른 코어(자화점이 두 도메인과 거의 직교)와 회전이 로그로 감소하는 두 개의 꼬리로 구성됩니다.Néel 벽은 두께에 비해 교환 길이가 매우 큰 초박막에서 일반적인 자기 영역 벽 유형입니다.Néel 벽은 자기 이방성이 아니라면 전체 볼륨으로 확산될 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ S. 와인버그, 양자장론, 제2권23장, 케임브리지 대학 출판부(1995).
  2. ^ N. N. Neronova; N. V. Belov (1961). "Color antisymmetry mosaics". 6. Soviet Physics - Crystallography: 672–678. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  3. ^ Litvin, Daniel B. (1999). "Magnetic subperiodic groups". Acta Crystallographica Section A. 55 (5): 963–964. doi:10.1107/S0108767399003487. ISSN 0108-7673. PMID 10927306.
  4. ^ Kopský, Vojtěch (1993). "Translation normalizers of Euclidean groups. I. Elementary theory". Journal of Mathematical Physics. 34 (4): 1548–1556. Bibcode:1993JMP....34.1548K. doi:10.1063/1.530173. ISSN 0022-2488.
  5. ^ Přívratská, J.; Shaparenko, B.; Janovec, V.; Litvin, D. B. (2010). "Magnetic Point Group Symmetries of Spontaneously Polarized and/or Magnetized Domain Walls". Ferroelectrics. 269 (1): 39–44. doi:10.1080/713716033. ISSN 0015-0193. S2CID 202113942.
  6. ^ Přívratská, J.; Janovec, V. (1999). "Spontaneous polarization and/or magnetization in non-ferroelastic domain walls: symmetry predictions". Ferroelectrics. 222 (1): 23–32. doi:10.1080/00150199908014794. ISSN 0015-0193.
  7. ^ Walker, M. B.; Gooding, R. J. (1985). "Properties of Dauphiné-twin domain walls in quartz and berlinite". Physical Review B. 32 (11): 7408–7411. Bibcode:1985PhRvB..32.7408W. doi:10.1103/PhysRevB.32.7408. ISSN 0163-1829. PMID 9936884.
  8. ^ P. Saint-Grkgoire와 V. Janovec, 물리학 강의 노트 353에서 M. Barthes and J. LCon (Eds.), 베를린, 1989, 페이지 117에 수록되어 있다.
  9. ^ L. 슈발로프, 소브Phys. Crystalogr. 4 (1959) 399
  10. ^ L. 슈발로프, 현대결정학 IV: 결정의 물리적 특성, 스프링거, 베를린, 1988
  11. ^ V.G. Bar'yakhtar; V. A. L'vov; D.A. Yablonskiy (1983). "Inhomogeneous magnetoelectric effect" (PDF). JETP Letters. 37 (12): 673–675.
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  14. ^ Tanygin, B (2010). "Inhomogeneous Magnetoelectric Effect on Defect in Multiferroic Material: Symmetry Prediction". IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 15 (1): 012073. arXiv:1007.3531. Bibcode:2010MS&E...15a2073T. doi:10.1088/1757-899X/15/1/012073. ISSN 1757-899X. S2CID 119234063.
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  17. ^ D’yachenko, S. A.; Kovalenko, V. F.; Tanygin, B. N.; Tychko, A. V. (2011). "Influence of the demagnetizing field on the structure of a Bloch wall in a (001) plate of a magnetically ordered cubic crystal". Physics of the Solid State. 50 (1): 32–42. doi:10.1134/S1063783408010083. ISSN 1063-7834. S2CID 123608666.

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