人工阻挫系統(tǒng)熱動力學性質的研究畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-01 21:17 本頁面
【正文】 畢 業(yè) 論 文作 者： 王貝 學 號： 087627 題 目： 人工阻挫磁系統(tǒng)的熱動力學性質研究 畢業(yè)論文中文摘要人工阻挫磁系統(tǒng)的熱動力學性質研究摘要：近年來，磁阻挫現(xiàn)象被研究發(fā)現(xiàn)廣泛存在于自然界的許多物質中。這些材料的阻挫磁性質使其表現(xiàn)出奇特的磁序相和特殊的物理性質,比如自旋冰態(tài)，自旋玻璃態(tài)等。人工阻挫系統(tǒng)是用納米刻蝕技術制備成的一種人為排列的阻挫系統(tǒng)。相對于天然阻挫材料，人工阻挫磁系統(tǒng)中單個納米島磁矩較大,個體磁矩可以直接測量,磁矩間的相互作用可以人為調節(jié)。由于人工阻挫磁晶格中單個磁矩很大，并且磁矩取向沿島的長軸方向，因此可以把納米島看做是一個大自旋。本文采用蒙特卡洛模擬方法對正方狀阻挫晶格和蜂窩狀阻挫晶格的磁基態(tài)和熱力學性質進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)正方狀阻挫晶格的磁基態(tài)呈現(xiàn)長程有序態(tài)，而蜂窩狀晶格的基態(tài)具有短程序態(tài)。對兩種晶格的比熱研究發(fā)現(xiàn)正方阻挫晶格發(fā)生一種磁序相變，而蜂窩狀結構晶格存在兩種磁序相變。關鍵詞：阻挫 正方阻挫晶格 蜂窩狀阻挫晶格 蒙特卡洛 畢業(yè)論文外文摘要Title Studies on thermodynamics properties of the artificiallyfrustrated magnetic systemAbstractIn recent years, the frustrated phenomenon has been found widely existing in many natural materials of magnetic properties show peculiar magnetic phase and special physical properties,such as spin ice, spin artificially frustrated system is an artificial system which can be realized by arranging arrays of nanoislands etching with natural frustration materials,the artificially frustrated system has a so big individual nanoislands magnetic moment that we can directly measure them and regulate the interaction of them.Because of the big individual magnetic moment and the orientation of them are along the long axis of island,we can see nanoislands of artificial frustration lattice as a big spin. In this paper, we apply Monte Carlo simulation method to study the ground states magnetic configuration and heat capacity of honeyb structure lattice and square is studied that the spin configurations of square lattice show longrange disorder,but the honeyb structure lattice show shortrange disorder. Through the study of heat capacity of two lattices,we found that the squarelattice has one magnetic phase change,however,the honeyb structure lattice show two magnetic phase change.Keywords：frustration the square frustrated lattice the honeyb frustrated lattice Monte Carlo method 目 次1 引言 1 阻挫磁系統(tǒng) 1 自旋玻璃 1 幾何阻挫系統(tǒng) 2 人工阻挫磁系統(tǒng) 3 本課題的主要研究內容 62 理論模型和計算方法 6 引言 6 理論模型 6 計算方法 73 蜂窩狀阻挫晶格的基態(tài)和比熱 9 基態(tài) 9 計算參數(shù) 10 實驗結果 11 小結 13 熱力學性質 13 計算參數(shù) 14 實驗結果 14 小結 154 正方狀阻挫晶格的基態(tài)和比熱 16 理論模型和方法 16 計算結果 16 小結 17結論 18參考文獻 19致謝 201 引言阻挫[1]是自然界中普遍存在的一種現(xiàn)象，是由于磁性材料體系內各單元的能量相互競爭而無法同時達到每個個體能量最小的現(xiàn)象。通過研究磁性材料阻挫現(xiàn)象及其磁學性質，發(fā)現(xiàn)有自旋冰態(tài)，自旋玻璃態(tài)以及人工阻挫系統(tǒng)。對于自旋冰態(tài)，自旋玻璃態(tài)，其阻挫磁性系統(tǒng)中單個自旋的磁矩很小，對它的靜態(tài)和動態(tài)性質在實驗上進行獨立的研究帶來了一定的困難，從而限制了人們對磁阻挫系統(tǒng)中磁序相等問題的深入認識，而人工阻挫系統(tǒng)是一種人為排列的系統(tǒng)，可調節(jié)個體磁矩及其相互作用，給研究磁性材料的阻挫磁學性質帶來了方便。 阻挫磁系統(tǒng) 自旋玻璃自旋玻璃[2]（spin glass）是一種自旋取向無序的系統(tǒng),自旋玻璃內部自旋的分布與玻璃中原子的分布類似,因而得此名。它是由少量磁性離子（如鐵或錳）散布在非磁性金屬（如銅、金等）的晶格中而組成。雖然它的組成很簡單，但是它的磁學性質卻非常復雜，自旋玻璃同時表現(xiàn)出鐵磁性和反鐵磁性。近幾年來自旋玻璃已成為統(tǒng)計物理中的一個活躍領域, 它也被應用于自旋模型、高溫超導等問題中，自旋玻璃的蒙特卡洛模擬方法也被用來研究相變等問題。1972年， 和 [3] 首先在 Au1xFex (x﹤15%)中觀察到自旋玻璃現(xiàn)象。英國劍橋大學的 Edwards 和美國普林斯頓大學的 Anderson 在1975年首先提出一個自旋玻璃的理論模型[4]，在這個模型里自旋位于立方晶格的頂點上,每一個自旋僅與它的最近鄰有相互作用，這些相互作用的類型是隨機地指定的, 鐵磁性和反鐵磁性出現(xiàn)的機率是相等的。后來, 倫敦帝國學院的 Sherrington 和 IMB Watson 研究中心的 Kirkpattik [5] 提出了一個自旋玻璃模型，稱為 Sherrington—Kirkpatric（SK） 模型，他們假設平均地每一個自旋與系統(tǒng)中每一個其他的自旋等強地相互作用。目前研究的具有自旋玻璃性質的材料有幾類,研究得比較多的是 AuFe，AuCr，CuMn 和 AgMn 等過渡金屬性的自旋玻璃。在這些材料中, Au 和 Cu 等作為主格子, Fe
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