蜂窩狀單層膜磁學(xué)性質(zhì)的Monte Carlo模擬.pdf

1、基于磁性薄膜在實(shí)際應(yīng)用中所具有的重要價(jià)值，以及國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究狀況，本文選取了一個(gè)蜂窩狀(六角構(gòu)形)的磁性單層膜作為研究對(duì)象，應(yīng)用Monte Carlo方法對(duì)其磁學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了模擬研究。根據(jù)研究的具體內(nèi)容，分別采用了Ising模型和橫向Ising模型進(jìn)行理論處理。與傳統(tǒng)的Ising模型所不同的是本研究中的Ising模型不僅考慮了最近鄰格點(diǎn)之間的對(duì)自旋相互作用，還考慮了包括最近鄰、次近鄰格點(diǎn)在內(nèi)的4-自旋相互作用。本文依次研究了平面蜂窩狀單層

2、膜的自發(fā)磁化特性，技術(shù)磁化特性和磁化行為的各向異性。研究結(jié)果如下：
　　 (1)系統(tǒng)的自發(fā)磁化性質(zhì)除了受到熱運(yùn)動(dòng)和對(duì)自旋相互作用的影響，還受4-自旋相互作用的影響。因此，可以按照4-自旋相互作用的相對(duì)強(qiáng)度將系統(tǒng)劃分為鐵磁性、亞鐵磁性和反鐵磁性。在超低溫條件下，4-自旋相互作用對(duì)系統(tǒng)的能量和磁化強(qiáng)度及相變溫度都有很大影響。模擬結(jié)果與相應(yīng)的嚴(yán)格解在定性上是一致的。這一結(jié)論表明，在處理具有多自旋相互作用的磁性相變問(wèn)題方面，Monte

3、Carlo方法是一種較為有效的方法。
　　 (2)對(duì)系統(tǒng)施加縱向外磁場(chǎng)后，鐵磁性系統(tǒng)和亞鐵磁性系統(tǒng)仍然有一級(jí)相變發(fā)生，相變溫度依賴于4-自旋相互作用的大小；反鐵磁性系統(tǒng)的相變類型則與外磁場(chǎng)的大小有關(guān)。當(dāng)外磁場(chǎng)較大時(shí)，反鐵磁性系統(tǒng)發(fā)生一級(jí)相變，并且有重入行為；當(dāng)外磁場(chǎng)較小時(shí)，反鐵磁性系統(tǒng)發(fā)生二級(jí)相變。當(dāng)溫度較低時(shí)，系統(tǒng)的磁化曲線明顯地受到4-自旋相互作用的影響。4-自旋相互作用越強(qiáng)，系統(tǒng)達(dá)到飽和磁化強(qiáng)度的速度越快。當(dāng)外磁場(chǎng)較小時(shí)，

4、系統(tǒng)的磁熵變受4-自旋相互作用的顯著影響。鐵磁性系統(tǒng)和亞鐵磁性系統(tǒng)的磁熵變始終為負(fù)值，它與溫度關(guān)系曲線呈拋物線形，在臨界點(diǎn)處出現(xiàn)負(fù)磁熵變的極大值。表明在相變時(shí)，系統(tǒng)等溫放熱有極大值；而反鐵磁性系統(tǒng)在低溫區(qū)，出現(xiàn)了正的磁熵變。說(shuō)明具有二級(jí)相交的系統(tǒng)出現(xiàn)了在低溫處加磁吸熱的異?，F(xiàn)象。這是諸多相互作用在彼此劇烈競(jìng)爭(zhēng)，使系統(tǒng)產(chǎn)生了阻挫(競(jìng)爭(zhēng)相互作用)的結(jié)果，說(shuō)明4-自旋相互作用也在其中扮演了重要角色。
　　 (3)在平行于傳統(tǒng)Ising

5、模型自旋的Z方向(縱向)和垂直于Z方向的X方向(橫向)同時(shí)有外部磁場(chǎng)作用于系統(tǒng)時(shí)，不同方向磁化曲線也依賴于4-自旋相互作用。在Z方向，鐵磁性系統(tǒng)比亞鐵磁性系統(tǒng)容易達(dá)到飽和磁化強(qiáng)度，在X方向正好相反。但是它們?cè)赬方向達(dá)到飽和磁化強(qiáng)度的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Z方向的。因而，可以判定Z方向?yàn)橐状呕S方向，X方向?yàn)殡y磁化軸方向。即使是沒(méi)有自發(fā)磁化的反鐵磁性系統(tǒng)，X方向與Z方向的磁化曲線也不象各向同性的順磁系統(tǒng)那樣完全相同。說(shuō)明自旋間的相互作用對(duì)磁化行為的