基于Monte Carlo模擬的Ca-,3-Co-,2-O-,6-低溫磁性研究.pdf

1、磁性化合物Ca3Co2O6低溫磁化曲線中所表現(xiàn)出來的跳躍性臺(tái)階是一般磁性材料所不具備的屬性，這給磁性存儲(chǔ)技術(shù)和磁性理論帶來新的研究亮點(diǎn)，近十年間圍繞該材料在低溫下的磁性從微觀與宏觀、實(shí)驗(yàn)與計(jì)算、理論與模擬等方面展開了各種研究。其中，關(guān)于其低溫磁化曲線臺(tái)階的認(rèn)識(shí)存在數(shù)種模型，本文旨在運(yùn)用Monte Carlo模擬技術(shù)，深入討論Ca3Co2O6磁化曲線在低溫環(huán)境下的成因及形狀變化。主要成果如下： (1)以鈷氧鏈為基元進(jìn)行三角堆積實(shí)現(xiàn)

2、的三維Ising模型，真實(shí)反映了Ca3Co2O6晶格結(jié)構(gòu)的R3c空間群對(duì)稱性，使得模擬結(jié)果能夠更好地反映磁化曲線跳變的物理本質(zhì)；同時(shí)，以事件為導(dǎo)向的n-Fold算法的引入，大大加速了模擬進(jìn)程，尤其是增加了低溫下抽樣的有效性，實(shí)現(xiàn)了Ca3Co2O6三維體系的龐大模擬工作。 (2)在三維Ising模型下，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)上在溫度降至25 K以下時(shí)磁化曲線展現(xiàn)出的寬度為3.6 T高度為Ms/3的平坦大臺(tái)階，以及溫度降至10 K以下時(shí)大臺(tái)階分

3、裂為三個(gè)等寬1.2 T的次級(jí)臺(tái)階，發(fā)現(xiàn)Ms/3的平臺(tái)是一個(gè)能量最低的穩(wěn)定磁化狀態(tài)，且不同的模擬過程對(duì)應(yīng)的磁化曲線跳躍有較大區(qū)別。 (3)與二維模型結(jié)果不同但與實(shí)驗(yàn)吻合的是，三維模型磁化曲線中次級(jí)臺(tái)階不僅能出現(xiàn)而且能合并，只要經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整和延長(zhǎng)不同外場(chǎng)下的模擬時(shí)間，次級(jí)臺(tái)階的合并只能形成一個(gè)高度為Ms/3的大臺(tái)階，表明次級(jí)臺(tái)階的出現(xiàn)是平衡弛豫不完全的結(jié)果。意味著，10 K以下的磁化強(qiáng)度具有較長(zhǎng)的弛豫時(shí)間，且與實(shí)驗(yàn)測(cè)試的具體過程密切