Ising模型磁性質(zhì)的理論研究.pdf

1、磁性是物質(zhì)的基本屬性之一，對物質(zhì)磁性質(zhì)及其機(jī)理的研究一直是凝聚態(tài)物理中重要的研究課題之一。近年來，層狀高溫超導(dǎo)材料、磁性多層膜、人造磁性超品格、有機(jī)聚合物磁性材料的制備技術(shù)和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)展迅速，這些新材料表現(xiàn)出了許多奇特的磁性質(zhì)，具有廣闊的應(yīng)用前景，這極大地促進(jìn)了新型磁性材料的理論研究。作為描述固體磁性的Ising模型也受到了許多理論工作者的關(guān)注。 本文用相關(guān)有效場理論對兩種Ising超晶格的磁性質(zhì)進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的研究，用相關(guān)有

2、效場理論和蒙特卡羅模擬兩種方法研究了一維鉆石鏈有機(jī)聚合物的磁性質(zhì)，對二者的結(jié)果進(jìn)行了比較。 首先，我們研究了自旋1/2 Ising超晶格的磁性質(zhì)。該超晶格由三種磁性原子周期性排列構(gòu)成，每種原子都是單層的，層內(nèi)呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)。 我們用相關(guān)有效場理論推導(dǎo)了該模型的磁性質(zhì)公式，分析了溫度和交換相互作用對體系的磁矩、相變溫度和補(bǔ)償溫度的影響。研究結(jié)果表明，層內(nèi)和層間交換相互作用對系統(tǒng)的相變溫度、補(bǔ)償溫度起著重要作用。 其次

3、，我們研究了自旋1/2，1，3/2稀磁Ising超品格的磁性質(zhì)。 我們用相關(guān)有效場理論對系統(tǒng)的磁性質(zhì)進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出了系統(tǒng)磁矩和相變溫度的表達(dá)式。研究了溫度、交換相互作用常數(shù)和稀磁濃度對各層原子磁矩和相變溫度的影響，還給出了磁矩隨原子層數(shù)的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，對自旋值較小的原子層來說，層間交換相互作用比層內(nèi)交換相互作用對該層磁矩的影響大得多，這直接導(dǎo)致低自旋材料在界面處出現(xiàn)磁矩最大值，而高自旋材料在界面處出現(xiàn)磁矩最小值。我

4、們還發(fā)現(xiàn)，稀磁情況下磁矩隨溫度的變化趨勢與未稀磁時類似，不同的是磁矩大小相應(yīng)減小。 最后，我們研究了一維鉆石鏈有機(jī)聚合物Ising模型磁性質(zhì)，該聚合物每個單元由一個自旋2的A原子和兩個自旋1/2的B原子構(gòu)成。 我們分別用相關(guān)有效場理論和蒙特卡羅模擬兩種方法對這種新型有機(jī)聚合物的磁性質(zhì)進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出了系統(tǒng)的磁矩、內(nèi)能、比熱、相變溫度的計算公式。通過對解析結(jié)果和模擬結(jié)果的對比分析我們發(fā)現(xiàn)，在低溫和高溫區(qū)，兩種方法求得的系