蜂窩狀單層膜磁學性質(zhì)的Monte Carlo模擬.pdf

1、基于磁性薄膜在實際應用中所具有的重要價值，以及國內(nèi)外對其研究狀況，本文選取了一個蜂窩狀(六角構(gòu)形)的磁性單層膜作為研究對象，應用Monte Carlo方法對其磁學性質(zhì)進行了模擬研究。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之間的對自旋相互作用，還考慮了包括最近鄰、次近鄰格點在內(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)除了受到熱運動和對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強度將系統(tǒng)劃分為鐵磁性、亞鐵磁性和反鐵磁性。在超低溫條件下，4-自旋相互作用對系統(tǒng)的能量和磁化強度及相變溫度都有很大影響。模擬結(jié)果與相應的嚴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題方面，Monte

3、Carlo方法是一種較為有效的方法。
　　 (2)對系統(tǒng)施加縱向外磁場后，鐵磁性系統(tǒng)和亞鐵磁性系統(tǒng)仍然有一級相變發(fā)生，相變溫度依賴于4-自旋相互作用的大??；反鐵磁性系統(tǒng)的相變類型則與外磁場的大小有關(guān)。當外磁場較大時，反鐵磁性系統(tǒng)發(fā)生一級相變，并且有重入行為；當外磁場較小時，反鐵磁性系統(tǒng)發(fā)生二級相變。當溫度較低時，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，系統(tǒng)達到飽和磁化強度的速度越快。當外磁場較小時，

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)的磁熵變始終為負值，它與溫度關(guān)系曲線呈拋物線形，在臨界點處出現(xiàn)負磁熵變的極大值。表明在相變時，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。說明具有二級相交的系統(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爭，使系統(tǒng)產(chǎn)生了阻挫(競爭相互作用)的結(jié)果，說明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)同時有外部磁場作用于系統(tǒng)時，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)容易達到飽和磁化強度，在X方向正好相反。但是它們在X方向達到飽和磁化強度的速度遠遠低于Z方向的。因而，可以判定Z方向為易磁化軸方向，X方向為難磁化軸方向。即使是沒有自發(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。說明自旋間的相互作用對磁化行為的