ДОМЕ́НЫ

ДОМЕ́НЫ (франц. domaine – вла­де­ние, об­ласть, от лат. dominium – вла­де­ние), об­лас­ти хи­ми­че­ски од­но­род­ной сре­ды, раз­ли­чаю­щие­ся элек­три­че­ски­ми, маг­нит­ны­ми или уп­ру­ги­ми свой­ст­ва­ми ли­бо упо­ря­до­чен­но­стью в рас­по­ло­же­нии час­тиц. Вы­де­ля­ют маг­нит­ные (фер­ро­маг­нит­ные и ан­ти­фер­ро­маг­нит­ные), сег­не­то­элек­три­че­ские, аку­сто­элек­три­че­ские до­ме­ны, Д. Ган­на, уп­ру­гие Д., Д. в жид­ких кри­стал­лах и др.

До­ме­ны маг­нит­ные – мак­ро­ско­пич. об­лас­ти маг­нит­но-упо­ря­до­чен­но­го ве­ще­ст­ва, раз­ли­чаю­щие­ся в за­ви­си­мо­сти от кон­крет­но­го ти­па маг­нит­но­го упо­ря­до­че­ния на­прав­ле­ни­ем на­маг­ни­чен­но­сти M, век­то­ра ан­ти­фер­ро­маг­не­тиз­ма L (или на­прав­ле­ни­ем L и M од­но­вре­мен­но), а так­же раз­ме­ром, фор­мой и др. осо­бен­но­стя­ми, свя­зан­ны­ми, в ча­ст­но­сти, с кри­стал­ло­гра­фич. струк­ту­рой об­раз­ца и его фор­мой. Ори­ен­та­ция М (или L) в од­ном из воз­мож­ных на­прав­ле­ний в ка­ж­дом Д. со­от­вет­ст­ву­ет ми­ни­му­му энер­гии маг­нит­ной ани­зо­тро­пии, а в об­щем слу­чае и энер­гии на­маг­ни­чен­но­сти во внеш­нем маг­нит­ном, маг­ни­то­ста­тич. и уп­ру­гом по­лях. Пред­став­ле­ние о Д. в фер­ро­маг­не­ти­ках впер­вые вве­де­но П. Вей­сом (1907), а в ан­ти­фер­ро­маг­не­ти­ках – Л. Не­елем (1948). 

Д. мо­гут иметь фор­му по­лос, сот, ци­лин­д­ров (см. Ци­лин­д­ри­че­ские маг­нит­ные до­ме­ны), ко­лец, спи­ра­лей и т. п.; их раз­ме­ры ко­леб­лют­ся от 1 мкм в тон­ких плён­ках до не­сколь­ких мил­ли­мет­ров (по ши­ри­не) в мас­сив­ных об­раз­цах.

В фер­ро­маг­нит­ных об­раз­цах, раз­ме­ры ко­то­рых боль­ше раз­ме­ра од­но­до­мен­но­сти (см. Од­но­до­мен­ные час­ти­цы), при от­сут­ст­вии внеш­не­го маг­нит­но­го по­ля и темп-ре ни­же Т_C (Кю­ри точ­ки) ми­ни­му­му энер­гии кри­стал­ла от­ве­ча­ет не­од­но­род­ное маг­нит­ное со­стоя­ние в ви­де со­во­куп­но­сти боль­шо­го чис­ла Д. с разл. на­прав­ле­ния­ми на­маг­ни­чен­но­сти М (см. Маг­нит­ная до­мен­ная струк­ту­ра). Та­кая до­мен­ная струк­ту­ра фор­ми­ру­ет­ся в со­от­вет­ст­вии с имею­щи­ми­ся в фер­ро­маг­не­ти­ке взаи­мо­дей­ст­вия­ми. Об­щая при­чи­на её воз­ник­но­ве­ния свя­за­на с умень­ше­ни­ем пол­ной энер­гии об­раз­ца бла­го­да­ря умень­ше­нию маг­ни­то­ста­ти­че­ской энер­гии за счёт дроб­ле­ния маг­нит­ных по­лю­сов на по­верх­но­стях об­раз­ца (Л. Д. Лан­дау и Е. М. Лиф­шиц, 1935). 

Воз­ник­но­ве­ние ан­ти­фер­ро­маг­нит­ных Д. при темп-рах ни­же Т_N (Не­еля точ­ки), как пра­ви­ло, не от­ве­ча­ет ми­ни­му­му энер­гии и свя­за­но с тем, что фа­зо­вый пе­ре­ход в ан­ти­фер­ро­маг­нит­ное со­стоя­ние про­ис­хо­дит не­за­ви­си­мо в раз­ных об­лас­тях не­од­но­род­но­го об­раз­ца, так что на­прав­ле­ние L в этих об­лас­тях ока­зы­ва­ет­ся раз­лич­ным. Ан­ти­фер­ро­маг­нит­ные Д. мо­гут быть тер­мо­ди­на­ми­че­ски вы­год­ны­ми в об­лас­ти про­ме­жу­точ­но­го со­стоя­ния маг­нит­но-упо­ря­до­чен­но­го ве­ще­ст­ва. Ан­ти­фер­ро­маг­нит­ные Д. от­ли­ча­ют­ся или толь­ко на­прав­ле­ни­ем L (S-до­ме­ны), или од­но­вре­мен­но на­прав­ле­ния­ми L и оси рас­тя­же­ния (Т-до­ме­ны).

Век­то­ры М со­сед­них фер­ро­маг­нит­ных до­ме­нов мо­гут быть на­прав­ле­ны по от­но­ше­нию друг к дру­гу под уг­ла­ми 71° и 109° (Ni), а так­же 90° (Fe) и 180° (Co, Fe, Ni). В со­сед­них ан­ти­фер­ро­маг­нит­ных до­ме­нах век­то­ры L мо­гут со­став­лять друг с дру­гом уг­лы 90° и 180° (NiF₂) или 60°, 120° и 180° (α-Fe₂O₃).

Ме­ж­ду Д. су­ще­ст­ву­ет пе­ре­ход­ный слой, на­зы­вае­мый до­мен­ной стен­кой. Тол­щи­на до­мен­ной стен­ки δ₀ оп­ре­де­ля­ет­ся кон­ку­рен­ци­ей не­од­но­род­но­го об­мен­но­го взаи­мо­дей­ст­вия, ко­то­рое стре­мит­ся уве­ли­чить δ₀, и маг­нит­ной ани­зо­тро­пии, стре­мя­щей­ся умень­шить δ₀: δ₀∼(А/K) 1/2 , где А и K – кон­стан­ты об­мен­ной энер­гии и энер­гии ани­зо­тро­пии. У ти­пич­ных фер­ро­маг­нит­ных ма­те­риа­лов об­мен­ная энер­гия зна­чи­тель­но пре­вос­хо­дит энер­гию маг­нит­ной ани­зо­тро­пии и δ₀ со­став­ля­ет де­сят­ки и сот­ни меж­атом­ных рас­стоя­ний. До­мен­ная стен­ка об­ла­да­ет по­верх­но­ст­ной энер­ги­ей σ∼ (АK)^1/2.

Д. маг­нит­ные на­блю­да­ют с по­мо­щью маг­нит­ных по­рош­ков и сус­пен­зий, а так­же маг­ни­то­оп­тич. ме­то­да­ми, ме­то­да­ми элект­рон­ной мик­ро­ско­пии и др.

До­ме­ны сег­не­то­элек­три­че­ские – об­лас­ти сег­не­то­элек­трич. кри­стал­ла, об­ла­даю­щие од­но­род­ной спон­тан­ной элек­трич. по­ля­ри­за­ци­ей. При фа­зо­вом пе­ре­хо­де в спон­тан­но по­ля­ри­зо­ван­ное со­стоя­ние на по­верх­но­сти сег­не­то­элек­трич. кри­стал­ла воз­ни­ка­ют свя­зан­ные элек­трич. за­ря­ды и обу­слов­лен­ное ими элек­трич. по­ле внут­ри и вне кри­стал­ла. Для элек­три­че­ски изо­ли­ро­ван­но­го кри­стал­ла энер­гия это­го по­ля умень­ша­ет­ся при раз­бие­нии кри­стал­ла на до­ме­ны. Раз­ме­ры сег­не­то­элек­трич. Д. за­ви­сят от фор­мы и раз­ме­ров кри­стал­ла. При этом на­прав­ле­ния век­то­ров cпонтанной по­ля­ри­за­ции P_сп в разл. Д. ока­зы­ва­ют­ся свя­зан­ны­ми ме­ж­ду со­бой опе­ра­ция­ми сим­мет­рии кри­стал­ла, ут­ра­чен­ны­ми при фа­зо­вом пе­ре­хо­де. Умень­ше­ние раз­ме­ров Д. при­во­дит к уве­ли­че­нию пло­ща­ди до­мен­ных сте­нок, от­де­ляю­щих об­лас­ти с разл. на­прав­ле­ния­ми P_сп; рав­но­вес­ные раз­ме­ры Д. со­от­вет­ст­ву­ют ми­ни­му­му сум­мар­ной энер­гии элек­трич. по­ля и по­верх­но­ст­ной энер­гии до­мен­ных сте­нок. Для од­но­ос­но­го сег­не­то­элек­три­ка, имею­ще­го фор­му плос­ко­па­рал­лель­ной пла­сти­ны тол­щи­ной h c век­то­ром P_сп, пер­пен­ди­ку­ляр­ным плос­ко­сти пла­сти­ны, рав­но­вес­ная ши­ри­на до­ме­на про­пор­цио­наль­на h 1/2 .

Др. воз­мож­ность об­ра­зо­ва­ния сег­не­то­элек­трич. Д. свя­за­на с яв­ле­ни­ем пе­ре­клю­че­ния спон­тан­ной по­ля­ри­за­ции внеш­ним элек­трич. по­лем. Пе­ре­по­ля­ри­за­ция од­но­до­мен­но­го сег­не­то­элек­три­ка обу­слов­ле­на за­ро­ж­де­ни­ем и рос­том объ­ё­ма до­ме­нов об­рат­ной по­ляр­но­сти. Ди­на­мич. свой­ст­ва сег­не­то­элек­трич. Д. в зна­чит. сте­пе­ни от­вет­ст­вен­ны за сег­не­то­элек­три­че­ский гис­те­ре­зис и оп­ре­де­ля­ют ве­ли­чи­ну ко­эр­ци­тив­но­го по­ля.

До­ме­ны Ган­на – об­лас­ти по­лу­про­вод­ни­ка с разл. удель­ным элек­трич. со­против­ле­ни­ем и раз­ной на­пря­жён­но­стью элек­трич. по­ля, ко­то­рые об­ра­зу­ют­ся в пер­во­на­чаль­но од­но­род­ном по­лу­про­вод­ни­ке с S-об­раз­ной вольт-ам­пер­ной ха­рак­те­ри­сти­кой в дос­та­точ­но силь­ном внеш­нем элек­трич. по­ле (см. Ган­на эф­фект). 

До­ме­ны уп­ру­гие – об­лас­ти с разл. спон­тан­ной де­фор­ма­ци­ей, воз­ни­каю­щие в твёр­дой фа­зе при её об­ра­зо­ва­нии внут­ри или на по­верх­но­сти др. твёр­дой фа­зы. На­блю­да­ют­ся при мар­тен­сит­ном пре­вра­ще­нии, упо­ря­до­че­нии твёр­дых рас­тво­ров, ме­ха­нич. двой­ни­ко­ва­нии.