Ising模型磁性質的理論研究.pdf

1、磁性是物質的基本屬性之一，對物質磁性質及其機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，層狀高溫超導材料、磁性多層膜、人造磁性超品格、有機聚合物磁性材料的制備技術和實驗研究發(fā)展迅速，這些新材料表現(xiàn)出了許多奇特的磁性質，具有廣闊的應用前景，這極大地促進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注。 本文用相關有效場理論對兩種Ising超晶格的磁性質進行了深入、系統(tǒng)的研究，用相關有

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聚合物的磁性質，對二者的結果進行了比較。 首先，我們研究了自旋1/2 Ising超晶格的磁性質。該超晶格由三種磁性原子周期性排列構成，每種原子都是單層的，層內呈蜂窩狀結構。 我們用相關有效場理論推導了該模型的磁性質公式，分析了溫度和交換相互作用對體系的磁矩、相變溫度和補償溫度的影響。研究結果表明，層內和層間交換相互作用對系統(tǒng)的相變溫度、補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。 我們用相關有效場理論對系統(tǒng)的磁性質進行了研究，推導出了系統(tǒng)磁矩和相變溫度的表達式。研究了溫度、交換相互作用常數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的變化規(guī)律。研究結果表明，對自旋值較小的原子層來說，層間交換相互作用比層內交換相互作用對該層磁矩的影響大得多，這直接導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減小。 最后，我們研究了一維鉆石鏈有機聚合物Ising模型磁性質，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原子構成。 我們分別用相關有效場理論和蒙特卡羅模擬兩種方法對這種新型有機聚合物的磁性質進行了研究，推導出了系統(tǒng)的磁矩、內能、比熱、相變溫度的計算公式。通過對解析結果和模擬結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