混自旋BEG模型的相關(guān)有效場(chǎng)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(duì)物質(zhì)的磁性及其機(jī)理的研究一直是材料科學(xué)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(shí)驗(yàn)研究日益深入，工業(yè)應(yīng)用前景日益廣闊，極大的促進(jìn)了對(duì)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(yīng)用不同的方法在各種晶格上對(duì)BEG模型

2、進(jìn)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?yàn)樗鼘?duì)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(chǎng)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(chǎng)理論即保留了平均場(chǎng)理論的方便簡潔的特點(diǎn)義考慮了同格點(diǎn)間的自旋關(guān)

3、聯(lián)效應(yīng)，得到的結(jié)果明顯優(yōu)于平均場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(xué)觀點(diǎn)，都具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。 本文用相關(guān)有效場(chǎng)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(diǎn)、補(bǔ)償溫度等

4、物理量的計(jì)算公式。在第三章中進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，得到了基態(tài)相圖和有限溫度相圖，重點(diǎn)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(duì)相變溫度和補(bǔ)償溫度的影響。 本文得到的主要結(jié)論如下：1.T=0K時(shí)，反鐵磁體和鐵磁體基態(tài)均處于四個(gè)可能狀態(tài)，而且系統(tǒng)分別處于這四個(gè)狀態(tài)時(shí)的各參數(shù)的取值范圍是相同的，兩個(gè)狀

5、態(tài)表現(xiàn)為順磁性，兩個(gè)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(dāng)DB/|J2|低于一定值時(shí)出現(xiàn)三相點(diǎn)；隨鏈間耦合J1和J3的增大而升高，當(dāng)J1/|J2|和J3/|J2|低于一定值時(shí)，相變溫度曲線會(huì)在一定區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)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(dāng)J2'/|J2|低于一定值時(shí)，相變溫度曲線會(huì)在

6、一定區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)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(shí)升高，有時(shí)降低，有時(shí)則不變，有時(shí)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(duì)系統(tǒng)的補(bǔ)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(diǎn)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(bǔ)償點(diǎn)(補(bǔ)償點(diǎn)溫度降低)；σ=1子格的磁晶各向異性常數(shù)D