低維磁性系統(tǒng)滲流特性、螺旋序和相變動力學(xué)的研究.pdf

1、蒙特卡羅方法是一種非常強大而有廣闊應(yīng)用前景的模擬工具。它已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各個科研領(lǐng)域以及生活的方方面面。本文中，我們將這種方法應(yīng)用到低維磁性系統(tǒng)的熱動力學(xué)性質(zhì)和相變問題的研究中。
　　 磁摻雜在許多材料中普遍的存在，磁性材料中雜質(zhì)的存在對系統(tǒng)物性的變化產(chǎn)生很大的影響。揭示磁稀釋的相變特征以及研究磁摻雜的滲流特性和熱動力學(xué)行為具有實際的應(yīng)用價值。本文中，我們利用一套有效的組合蒙特卡羅算法，模擬計算了稀釋平面轉(zhuǎn)子模型以及廣義XY模

2、型的熱動力學(xué)特征和相變行為。模擬過程中，分別考慮了稀釋和非稀釋兩種情況。我們的模擬結(jié)果顯示，盡管稀釋磁子的存在降低了自旋間的關(guān)聯(lián)性，增加了有限尺寸效應(yīng)的影響，但在磁占有密度高于點滲流閾值以上區(qū)域并沒有改變系統(tǒng)的準(zhǔn)長程有序性，也就是沒有改變系統(tǒng)的相變屬性。通過三種有效的計算方法：Binder 累積量方法、磁化率有限尺寸標(biāo)度方法和螺旋模量方法，我們得到了不同稀釋密度下的BKT 相變溫度，發(fā)現(xiàn)了相變溫度和磁占有密度之間的線性關(guān)系以及相變溫度在

3、磁占有密度達到點滲流閾值時消失這一現(xiàn)象，總結(jié)了熱動力學(xué)量和相變溫度隨廣義參數(shù)變化的規(guī)律。模擬結(jié)果為實驗上的觀測提供了有意義的理論參考。
　　 各項異性DM作用廣泛地存在于各種材料中，探究低維磁性材料中由DM作用引起的螺旋序?qū)崃W(xué)量、臨界性質(zhì)的影響，以及檢驗有限尺寸的標(biāo)度定律在DM自旋手性作用下的普適性對于理解磁系統(tǒng)的一般規(guī)律具有重要的意義。本文中，我們發(fā)展了一套Swendsen-Wang 團簇算法，首次將其應(yīng)用到含DM作用項的

4、平面轉(zhuǎn)子模型的模擬計算中，并證實了該算法的有效性。我們研究了DM作用下的基態(tài)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了基態(tài)自旋排列的周期性結(jié)構(gòu)，同時從理論和模擬兩方面分別獲得了自旋排列的周期性大小。我們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的序參數(shù)在該模型中失效，不能用來描述BKT相變，螺旋模量出現(xiàn)負(fù)值。通過對邊界條件以及自旋結(jié)構(gòu)的分析，我們解釋了造成這種現(xiàn)象的原因是由于所取系統(tǒng)尺寸和邊界條件以及自旋排列的周期性之間的不匹配。探討了不匹配效應(yīng)對有限尺寸計算結(jié)果的影響。同時探討了有限尺寸標(biāo)度定律