橫場下Ising變磁體相變的理論研究.pdf

1、近年來,隨著磁性材料應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍的擴大,人們越來越重視新型磁性材料的研制和開發(fā)。特別是對多種變磁體材料無論在實驗方面還是在理論方面都做了大量研究工作。就我們所知橫場下變磁體磁性質(zhì)還沒有進行過理論研究。
　　 本論文利用平均場理論研究了縱向磁場及橫向磁場同時作用下雙子晶格Ising變磁體的相圖及臨界性質(zhì)。研究中得到了許多不同類型的相圖,特別討論了橫向磁場對變磁體相變臨界行為及其熱力學(xué)性質(zhì)的影響。主要內(nèi)容如下:
　　

2、(1)采用平均場理論研究了縱向磁場及橫向磁場同時作用下雙子晶格Ising變磁體的基態(tài)磁性質(zhì)。引入反映層間和層內(nèi)自旋耦合強度比的參數(shù)α,分別計算了α=0和α≠0時基態(tài)能、縱向交錯磁矩、縱向總磁矩、橫向總磁矩、縱向磁化率等物理量,給出了Ω-h平面及Ω-α平面相圖。結(jié)果表明,當(dāng)α=0時,相圖出現(xiàn)三臨界點,它的坐標(biāo)為ht=0.3578,Ωt=0.7156;當(dāng)橫向磁場Ω較小而縱向磁場h較大時,系統(tǒng)發(fā)生一級相變;當(dāng)橫向磁場Ω較大而縱向磁場h較小時,

3、系統(tǒng)發(fā)生二級相變。在α≠0時,相圖中出現(xiàn)四臨界點,其坐標(biāo)為α=-0.500,Ω=0.354,h=0.707。對于給定的Ω值,隨α減小系統(tǒng)發(fā)生相變所需的縱向磁場增大;隨縱向磁場h增加或隨α減小,系統(tǒng)的相變總是從一級變?yōu)槎?參數(shù)在α≤-0.66,Ω≤0.21,h≥0.78范圍,系統(tǒng)發(fā)生了重入現(xiàn)象。
　　 (2)采用平均場理論研究了縱向磁場及橫向磁場同時作用下雙子晶格Ising變磁體有限溫度下α=0時的相圖和熱力學(xué)性質(zhì)。計算了系統(tǒng)的

4、內(nèi)能、比熱、縱向交錯磁矩、縱向總磁矩、橫向總磁矩等物理量。給出了t-Ω平面及t-h平面相圖及系統(tǒng)內(nèi)能、比熱隨溫度變化規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)[O.7156＜Ω＜1,0＜h＜0.3578]時相變?yōu)槎壪嘧?當(dāng)[0＜Ω＜0.4470,0.4390＜h＜0.5]時相變?yōu)橐患壪嘧?。在這兩個區(qū)域內(nèi)沒有三臨界點出現(xiàn)。當(dāng)h在0.3578＜h＜0.4390范圍內(nèi)取一定值時,隨Ω從0增加到0.7156相變從二級相變轉(zhuǎn)變?yōu)橐患壪嘧?當(dāng)Ω在0＜Ω＜0.7156范圍

5、內(nèi)取一定值時,隨h從0增加到0.5相變也從二級相交轉(zhuǎn)變?yōu)橐患壪嘧?隨橫向磁場增加,系統(tǒng)的內(nèi)能降低,比熱的峰值和相轉(zhuǎn)交溫度也降低。
　　 (3)利用平均場理論在Bogoliubov不等式的基礎(chǔ)上研究了雙子格Ising變磁體在橫向和縱向磁場同時作用下的Gibbs自由能。在有限的溫度下,計算了交錯磁矩、縱向總磁矩、橫向總磁矩和自由能等。分別作出了α=0.1,α=-0.4和α=-0.6時的Ω-t平面相圖。結(jié)果表明,在外加的橫向磁場和縱向

6、磁場在某一區(qū)域內(nèi)會出現(xiàn)三臨界點,并且在這一區(qū)域內(nèi)隨外加橫向磁場Ω的的減小和縱向磁場h的增加,三臨界點的溫度會單調(diào)增加。在某一區(qū)域內(nèi)三臨界點可以分解為臨界端點和雙臨界端點。特別值得注意的是由于橫向磁場Ω的存在,相圖中出現(xiàn)了四臨界點。也發(fā)現(xiàn)四級臨界點出現(xiàn)在-0.5≤α≤-0.25區(qū)域里,并給出了四臨界點線。同時在相圖中還出現(xiàn)了各種各樣的重入現(xiàn)象,橫向磁場的作用似乎是破壞了重入現(xiàn)象而縱向磁場的作用導(dǎo)致了重入現(xiàn)象的發(fā)生。在系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)研究中,