橫場(chǎng)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(kuò)大,人們?cè)絹碓街匾曅滦痛判圆牧系难兄坪烷_發(fā)。特別是對(duì)多種變磁體材料無論在實(shí)驗(yàn)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(chǎng)下變磁體磁性質(zhì)還沒有進(jìn)行過理論研究。
　　 本論文利用平均場(chǎng)理論研究了縱向磁場(chǎng)及橫向磁場(chǎng)同時(shí)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(chǎng)對(duì)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(chǎng)理論研究了縱向磁場(chǎng)及橫向磁場(chǎng)同時(shí)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(qiáng)度比的參數(shù)α,分別計(jì)算了α=0和α≠0時(shí)基態(tài)能、縱向交錯(cuò)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(shí),相圖出現(xiàn)三臨界點(diǎn),它的坐標(biāo)為ht=0.3578,Ωt=0.7156;當(dāng)橫向磁場(chǎng)Ω較小而縱向磁場(chǎng)h較大時(shí),系統(tǒng)發(fā)生一級(jí)相變;當(dāng)橫向磁場(chǎng)Ω較大而縱向磁場(chǎng)h較小時(shí),

3、系統(tǒng)發(fā)生二級(jí)相變。在α≠0時(shí),相圖中出現(xiàn)四臨界點(diǎn),其坐標(biāo)為α=-0.500,Ω=0.354,h=0.707。對(duì)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(chǎng)增大;隨縱向磁場(chǎng)h增加或隨α減小,系統(tǒng)的相變總是從一級(jí)變?yōu)槎?jí);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(chǎng)理論研究了縱向磁場(chǎng)及橫向磁場(chǎng)同時(shí)作用下雙子晶格Ising變磁體有限溫度下α=0時(shí)的相圖和熱力學(xué)性質(zhì)。計(jì)算了系統(tǒng)的

4、內(nèi)能、比熱、縱向交錯(cuò)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(shí)相變?yōu)槎?jí)相變,當(dāng)[0＜Ω＜0.4470,0.4390＜h＜0.5]時(shí)相變?yōu)橐患?jí)相變。在這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)沒有三臨界點(diǎn)出現(xiàn)。當(dāng)h在0.3578＜h＜0.4390范圍內(nèi)取一定值時(shí),隨Ω從0增加到0.7156相變從二級(jí)相變轉(zhuǎn)變?yōu)橐患?jí)相變;當(dāng)Ω在0＜Ω＜0.7156范圍

5、內(nèi)取一定值時(shí),隨h從0增加到0.5相變也從二級(jí)相交轉(zhuǎn)變?yōu)橐患?jí)相變,隨橫向磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)同時(shí)作用下的Gibbs自由能。在有限的溫度下,計(jì)算了交錯(cuò)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(shí)的Ω-t平面相圖。結(jié)果表明,在外加的橫向磁場(chǎng)和縱向

6、磁場(chǎng)在某一區(qū)域內(nèi)會(huì)出現(xiàn)三臨界點(diǎn),并且在這一區(qū)域內(nèi)隨外加橫向磁場(chǎng)Ω的的減小和縱向磁場(chǎng)h的增加,三臨界點(diǎn)的溫度會(huì)單調(diào)增加。在某一區(qū)域內(nèi)三臨界點(diǎn)可以分解為臨界端點(diǎn)和雙臨界端點(diǎn)。特別值得注意的是由于橫向磁場(chǎng)Ω的存在,相圖中出現(xiàn)了四臨界點(diǎn)。也發(fā)現(xiàn)四級(jí)臨界點(diǎn)出現(xiàn)在-0.5≤α≤-0.25區(qū)域里,并給出了四臨界點(diǎn)線。同時(shí)在相圖中還出現(xiàn)了各種各樣的重入現(xiàn)象,橫向磁場(chǎng)的作用似乎是破壞了重入現(xiàn)象而縱向磁場(chǎng)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,