低維磁性系統(tǒng)滲流特性、螺旋序和相變動力學的研究.pdf

1、蒙特卡羅方法是一種非常強大而有廣闊應用前景的模擬工具。它已經(jīng)被廣泛地應用于各個科研領域以及生活的方方面面。本文中，我們將這種方法應用到低維磁性系統(tǒng)的熱動力學性質和相變問題的研究中。
　　 磁摻雜在許多材料中普遍的存在，磁性材料中雜質的存在對系統(tǒng)物性的變化產(chǎn)生很大的影響。揭示磁稀釋的相變特征以及研究磁摻雜的滲流特性和熱動力學行為具有實際的應用價值。本文中，我們利用一套有效的組合蒙特卡羅算法，模擬計算了稀釋平面轉子模型以及廣義XY模

2、型的熱動力學特征和相變行為。模擬過程中，分別考慮了稀釋和非稀釋兩種情況。我們的模擬結果顯示，盡管稀釋磁子的存在降低了自旋間的關聯(lián)性，增加了有限尺寸效應的影響，但在磁占有密度高于點滲流閾值以上區(qū)域并沒有改變系統(tǒng)的準長程有序性，也就是沒有改變系統(tǒng)的相變屬性。通過三種有效的計算方法：Binder 累積量方法、磁化率有限尺寸標度方法和螺旋模量方法，我們得到了不同稀釋密度下的BKT 相變溫度，發(fā)現(xiàn)了相變溫度和磁占有密度之間的線性關系以及相變溫度在

3、磁占有密度達到點滲流閾值時消失這一現(xiàn)象，總結了熱動力學量和相變溫度隨廣義參數(shù)變化的規(guī)律。模擬結果為實驗上的觀測提供了有意義的理論參考。
　　 各項異性DM作用廣泛地存在于各種材料中，探究低維磁性材料中由DM作用引起的螺旋序對熱力學量、臨界性質的影響，以及檢驗有限尺寸的標度定律在DM自旋手性作用下的普適性對于理解磁系統(tǒng)的一般規(guī)律具有重要的意義。本文中，我們發(fā)展了一套Swendsen-Wang 團簇算法，首次將其應用到含DM作用項的

4、平面轉子模型的模擬計算中，并證實了該算法的有效性。我們研究了DM作用下的基態(tài)性質，發(fā)現(xiàn)了基態(tài)自旋排列的周期性結構，同時從理論和模擬兩方面分別獲得了自旋排列的周期性大小。我們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的序參數(shù)在該模型中失效，不能用來描述BKT相變，螺旋模量出現(xiàn)負值。通過對邊界條件以及自旋結構的分析，我們解釋了造成這種現(xiàn)象的原因是由于所取系統(tǒng)尺寸和邊界條件以及自旋排列的周期性之間的不匹配。探討了不匹配效應對有限尺寸計算結果的影響。同時探討了有限尺寸標度定律