Домены

У понятия Домен (значения) есть и другие значения...

Рис. 2. Изменение поляризации при переходе через доменную границу.

Рис. 3. Схематическое изображение доменов и их поляризации в тетрагональной модификации BaTiO₃; знаки סּ и показывают, что поляризация перпендикулярна плоскости, на которой знак изображен, и направлена так, как показывают стрелки на плоскостях.

Домены,

1) ферромагнитные Д. (области самопроизвольной намагниченности) — намагниченные до насыщения части объёма ферромагнетика (обычно имеющие линейные размеры ~10^-3—10^-2 см), на которые он разбивается ниже температуры Кюри (см. Кюри точка). Векторы намагниченности Д. в отсутствие внешнего магнитного поля ориентированы т. о., что результирующая намагниченность ферромагнитного образца в целом, как правило, равна нулю. Д. доступны непосредственному наблюдению (с помощью микроскопа): при покрытии поверхности ферромагнетика слоем суспензии, содержащей ферромагнитный порошок, частицы порошка оседают в основном на границах Д. и обрисовывают их контуры. Широко применяют и др. методы исследования доменной структуры, в частности магнитооптический, обладающий большей разрешающей способностью (см. Керра эффект, Фарадея эффект). Разбиение ферромагнетика на Д. объясняется следующими причинами. Если бы весь ферромагнетик был намагничен до насыщения в одном направлении, то на его поверхности возникли бы магнитные полюсы и в окружающем пространстве было бы создано магнитное поле. Для этого требуется больше энергии, чем при разбиении ферромагнетика на домены, при котором магнитное поле вне образца отсутствует (магнитный поток замыкается внутри образца). При неизменном объёме и постоянной температуре в ферромагнетике реализуются лишь такие доменные структуры, для которых свободная энергия минимальна.

Рис. 5. Доменная структура кристалла триглицинсульфата (ТГС), выявленная методом травления. Домены имеют форму стержней.

Направление векторов намагниченности Д. обычно совпадает с направлением осей лёгкого намагничивания. В этом случае для ферромагнетика выполняется условие минимума энергии магнитной анизотропии. При уменьшении размеров ферромагнетика до некоторой критической величины разбиение на Д. может стать энергетически невыгодным, образуется так называемая однодоменная структура: каждая ферромагнитная частица представляет собой один Д. На практике это реализуется в ферромагнитных порошковых материалах и ряде гетерогенных сплавов (см. Магнитные материалы).

А. В. Ведяев, В. Е. Роде.

Рис. 4. Домены в сегнетовой соли в поляризованном свете.

Рис. 4a. Микрофотография доменов сегнетовой соли, полученная с использованием поляризованного света. Тёмные и светлые области отвечают доменам с противоположными направлениями спонтанной поляризации.

2) Сегнетоэлектрические домены — области однородной спонтанной (самопроизвольной) поляризации в сегнетоэлектриках. Наличие поляризации в отсутствие внешнего электрического поля (спонтанной поляризации) является отличительной особенностью сегнетоэлектриков. Однако обычно сегнетоэлектрические кристаллы не бывают однородно поляризованными. Они почти всегда разбиваются на Д., т.к. многодоменное состояние по сравнению с однодоменным характеризуется меньшей энергией (см. Сегнетоэлектрики).

В соседних Д. направление вектора спонтанной поляризации различно, а величина — одинакова (рис. 1). Поперечные размеры Д. обычно порядка 10^-5—10^-3 см. Переходная область между Д. (доменная граница, или стенка) имеет ширину ~10^-7 см (иногда до 10^-5 см). Доменная конфигурация зависит от размеров и формы образца, наличия неоднородностей и дефектов в кристалле и т.п., а также от симметрии кристалла, которая определяет число возможных направлений спонтанной поляризации. Например, у сегнетовой соли — 2 возможных антипараллельных направления, у титаната бария BaTiO₃ (тетрагональной модификации) — 6 направлений (рис. 2).

Наличие доменов существенно влияет на все свойства сегнетоэлектриков, прежде всего на их электрические свойства. Под действием электрического поля увеличиваются размеры Д. с поляризацией, направленной по полю, и уменьшаются Д. с противоположной поляризацией (за счёт движения доменных стенок). Могут также зарождаться и расти новые Д. Изменение и образование новых Д. определяют высокую диэлектрическую проницаемость, а также вид и размеры петли гистерезиса в сегнетоэлектриках. Движение доменных границ обусловливает основную часть диэлектрических потерь.

Домены наблюдаются и исследуются различными методами. Наиболее важные сведения о строении Д. были получены оптическими методами с помощью поляризационного микроскопа. В поляризованном свете одни Д. выглядят светлее, другие — темнее (рис. 3). Д. на поверхности кристалла можно наблюдать методом травления и методом порошков. В первом случае используется различная скорость травления, а во втором — разная интенсивность осаждения частиц порошка в местах выхода на поверхность кристалла Д. с различной поляризацией (рис. 4).

3) Доменами называются также области полупроводника с разным удельным сопротивлением и разной напряжённостью электрического поля. На такие Д. расслаивается полупроводник с N-образной вольтамперной характеристикой в достаточно сильном внешнем электрическом поле (см. Ганна эффект).

А. П. Леванюк, Д. Г. Санников.

Литература:

• Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971;
• Киренский Л. В., Магнетизм, 2 изд., М., 1967;
• Иона Ф., Ширане Д., Сегнетоэлектрические кристаллы, пер. с англ., М., 1965;
• Желудев И. С., Физика кристаллических диэлектриков, М., 1968;
• его же, Электрические кристаллы, М., 1969.

Эта статья или раздел использует текст Большой советской энциклопедии.

---