混自旋BEG模型的相關(guān)有效場理論.pdf

1、飛速發(fā)展的高新技術(shù)促使新的和高性能的磁性材料不斷出現(xiàn)，對物質(zhì)的磁性及其機理的研究一直是材料科學和凝聚態(tài)物理的研究課題，尤其是近幾年來，新型磁性材料的實驗研究日益深入，工業(yè)應用前景日益廣闊，極大的促進了對新型磁性材料的理論研究。 在磁性材料的理論研究中，最早使用的理論模型是Ising模型，在此基礎(chǔ)上義提出了BC模型和BEG模型等。自從1971年Blume首次提出BEG模型以來，人們以極大的興趣應用不同的方法在各種晶格上對BEG模型

2、進行了廣泛的研究。BEG模型和Ising模型、BC模型不同的是，它考慮了磁離子自旋間的四次方交換作用。BEG模型最初是為描述He3-He4混合物中的相分離與超流序而引入的，因為它對物理體系中的多臨界現(xiàn)象的作用而被廣泛研究用相關(guān)有效場理論研究Ising模型的磁性質(zhì)是七十年代末提出的，該方法一經(jīng)提出就引起許多理論工作者的興趣。求解Ising模型的理論方法很多，但相比之下相關(guān)有效場理論即保留了平均場理論的方便簡潔的特點義考慮了同格點間的自旋關(guān)

3、聯(lián)效應，得到的結(jié)果明顯優(yōu)于平均場理論，并且和其他近似方法得到的結(jié)果相接近。后來，相關(guān)有效場理論義被用于研究BC模型和BEG模型的磁性行為。用相關(guān)有效場理論研究Ising模型、BC模型和BEG模型的磁性行為，無論從基礎(chǔ)磁性物理還是從材料科學觀點，都具有重要的學術(shù)價值。 本文用相關(guān)有效場理論深入、系統(tǒng)地研究了鏈狀晶格σ=1和S=3/2混自旋BEG模型。在第二章采用微分算符技術(shù)和退耦近似，給出了系統(tǒng)的磁矩、相變溫度、三相點、補償溫度等

4、物理量的計算公式。在第三章中進行了數(shù)值計算，得到了基態(tài)相圖和有限溫度相圖，重點考察了S=3/2子格的單晶各向異性常數(shù)DA、σ=1子格的單晶各向異性常數(shù)DB、S=3/2子格內(nèi)的耦合常數(shù)J1、σ=1子格內(nèi)的耦合常數(shù)J3以及S=3/2和σ=1間的四次方交換作用J2'對相變溫度和補償溫度的影響。 本文得到的主要結(jié)論如下：1.T=0K時，反鐵磁體和鐵磁體基態(tài)均處于四個可能狀態(tài)，而且系統(tǒng)分別處于這四個狀態(tài)時的各參數(shù)的取值范圍是相同的，兩個狀

5、態(tài)表現(xiàn)為順磁性，兩個狀態(tài)表現(xiàn)為反鐵磁性或鐵磁性。 2.系統(tǒng)的相變溫度隨σ=1子格的磁晶各向異性常數(shù)DB的減小而降低，當DB/|J2|低于一定值時出現(xiàn)三相點；隨鏈間耦合J1和J3的增大而升高，當J1/|J2|和J3/|J2|低于一定值時，相變溫度曲線會在一定區(qū)域出現(xiàn)一個極大值，出現(xiàn)極值之后，相變溫度不再隨S=3/2子格的磁晶各向異性常數(shù)DA的改變而改變；隨鏈內(nèi)耦合J2'的增大而升高，當J2'/|J2|低于一定值時，相變溫度曲線會在

6、一定區(qū)域出現(xiàn)一個極大值，出現(xiàn)極值之后，相變溫度不再隨DA的改變而改變；其它情況下，相變溫度隨DA的改變有時升高，有時降低，有時則不變，有時表現(xiàn)出重入現(xiàn)象。 3.子格的磁晶各向異性常數(shù)和子格內(nèi)自旋間的耦合常數(shù)對系統(tǒng)的補償溫度有重要影響。S=3/2子格的磁晶各向異性常數(shù)DA以及耦合常數(shù)J1的減小，使S=3/2子格格點自旋保持有序狀態(tài)的能力減小，隨DA和J1的減小，系統(tǒng)越容易出現(xiàn)補償點(補償點溫度降低)；σ=1子格的磁晶各向異性常數(shù)D