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《上海交通大学》 2011年
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量子自旋系统与磁性氧化物的量子磁性理论研究

胡爱元  
【摘要】:近年来,随着凝聚态物理学的迅速发展,对磁性物理学的研究也不断的深化。这主要是因为新近发现的磁性材料系统所具有的许多奇异的性质,如巨磁阻效应、磁光活动和磁致伸缩等。特别是研究发现第一代高温铜氧化物超导体和第二代铁基超导体的磁性质可以用海森堡模型给予理论分析和预测。对磁性材料的研究已成为理论和实验技术应用中的热门课题。这方面国际上近来的研究取得了一些引人注目的突破性成果,所取得的发现和成就不但对磁性物理学本身的发展有重要意义,还将对物理学的其它领域和相关学科产生巨大的影响。因此,从研究物质的磁性及其形成机理出发,探讨提高磁性材料性能的新途径,开拓磁性材料的新应用领域已成为当代磁学的主要研究方向和内容。本文从微观交换相互作用和耦合作用哈密顿模型出发,采用格林函数理论方法,在无规相退耦近似和Callen退耦近似下,研究反铁磁系统、铁磁系统和一些磁性化合物的相变温度、磁化强度、磁化率和色散关系等磁性质。 本文包括六章。在第一章中,我们对磁性系统和一些磁性氧化物的研究背景、基本概念及研究进展进行了简单的介绍,同时也简单的介绍本文的研究方法-双时格林函数方法。 在第二章中,研究了自旋量子数为1的三维易轴单粒子各向异性反铁磁体的磁性质。在无规相退耦近似和Callen退耦近似下,我们研究了系统的相变温度、磁化强度和磁化率。在全温度范围内,我们的研究表明:在低温时,其结果与自旋波理论处理的结果一致;对于λ= 1和D = 0,其结果在温度的中间范围和相变温度附近非常接近团簇展开法、比率法和高温展开得到的结果;对于λ= 1和D = 0.5,其结果在温度1.2≤T≤2.75时(对于简单立方晶格)和1.5≤T≤4(对于体心立方晶格)与团簇展开法和比率法得到的结果一致,但是对于伊辛反铁磁模型,其结果与团簇展开法和比率法的结果有较大的偏离。 在第三章中,研究了任意量子数的二维易轴各向异性的反铁磁体磁性质。在无规相退耦近似和Callen退耦近似下,详细地讨论了五种不同自旋磁性材料K_2NiF_4、Rb_2MnF_4、K_2MnF_4、Rb_2MnCl_4和(CH_3NH_3)_2MnCl_4的相变温度、交挫磁化强度和能隙。与实验和其它理论方法的结果比较,我们计算得到的相变温度、能隙和零温磁化强度等磁性物理量的结果非常好。我们的研究还表明:尽管Callen退耦近似的近似程度要高,但在全温度范围内,无规相退耦近似的结果却能更好的描述这些化合物的磁性质,而且也验证了我们对这些二层结构的磁性材料所选取的各向异性的合理性。 在第四章中,我们采用格林函数方法,在无规相近似下,从三维各向同性的混合自旋铁磁海森堡模型出发,研究了稀土锰氧化物La_(1-x)Sr_xMnO_3的磁性质。给出了磁化强度、相变温度、小k自旋波色散波普和自旋波硬度的解析表达式,详细地讨论了相图、磁化强度、小k自旋波色散波普和自旋波硬度与温度和掺杂浓度之间的关系。我们的结果与实验和其它理论结果符合的很好,同时表明我们的微观模型和理论方法得到的结果能够很好的描述镧锶锰氧化合物的铁磁性质。 第五章中研究了横场下的二维混合自旋各向异性海森堡铁磁体的磁性质。通过坐标旋转方法,我们给出了系统相变温度、高温零场磁化率、自旋波速率、自旋波硬度和能隙的解析表达式。且对于hx=0,在低温时,计算得到的[g(0)?g(T)]∝Tα值接近布洛赫定理的3/2幂次规律;对于hx→0的情况,在高温极限下,磁化率χ_s≈Js(s+1)/(3κBT)和χS≈JS(S+1)/(3κBT),其结果满足居里-外斯定理。对于各向同性情况,结果严格遵守Mermin-Wagner定理。通过数值计算,详细的研究了相变温度、再定位温度和再定位磁场与各向异性参数之间的变化系。 第六章中,基于我们对量子磁性系统研究的现有结果和对准备进行的下阶段工作所做的探索性研究,对今后的工作做一个简要的展望。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O482.5

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 刘俊明,王克锋;稀土掺杂锰氧化物庞磁电阻效应[J];物理学进展;2005年01期
2 戴道生,熊光成,吴思诚;RE_(1-x)T_xMnO_3氧化物的结构,电磁特性和巨磁电阻[J];物理学进展;1997年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李锐,焦永芳,王翠萍,方庆清;镧锶锰氧的电磁性能与吸波特性[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年02期
2 贝承训;王达;;La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(0.98-x)Fe_xCo_(0.02)O_3微波吸收特性研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年05期
3 王达;刘建敏;;La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(0.98-x)Fe_xNi_(0.02)O_3吸波性能研究[J];安全与电磁兼容;2008年05期
4 郭恺;王三胜;程远超;;用于高灵敏微磁传感器的LMO膜制备与分析[J];微纳电子技术;2011年02期
5 汪春昌,朱静;铁电性、高温超导电性和庞磁电阻(CMR)效应的共性特征探讨[J];材料导报;2002年04期
6 杨立芹;羊新胜;吕莉;赵勇;;复合相结构钙钛矿锰氧化物低场磁电阻效应[J];材料导报;2010年09期
7 任清褒;LaMnO_3的A位二元掺杂对磁电阻效应的调制和提高[J];材料科学与工程学报;2005年06期
8 陈志高,陈水源,黄志高,赖恒,都有为;La-(Ca-Ba-Sr)-Mn-O锰氧化物高低温输运特性(英文)[J];稀有金属材料与工程;2004年10期
9 胡国光,尹萍,吕庆荣;La_xSr_(1-x)MnO_3微波吸收特性的研究[J];磁性材料及器件;2000年06期
10 冯尚申,Keikichi Nakamura,焦正宽;La_(1-x)Ca_xMn_(1.03)O_3外延薄膜的巨磁电阻效应[J];材料研究学报;2000年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 段苹;胡超;王吉有;段文静;原安娟;李廷;邹兆贵;常雷;;钙钛矿锰氧化物La_(1-x)Sb_xMnO_3(x=0.05,0.1)红外光谱和相分离研究[A];第十六届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2011年
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1 刘少鹏;锰氧化物La_(0.7-x1)Sr_(0.3-x2)MnO_3的自掺杂钙钛矿相中阳离子分布研究[D];河北师范大学;2011年
2 苏昆朋;软磁和硬磁纳米粉末及纳米复合NdFeB永磁材料的制备和性能研究[D];华南理工大学;2011年
3 马文会;固体氧化物燃料电池复合掺杂阴极材料的研究[D];昆明理工大学;2001年
4 刘莉;钙钛矿锰基氧化物的电、磁性质及掺杂效应[D];华中科技大学;2005年
5 张国勇;强关联氧化物薄膜光(热)感生热电势效应及探测器应用[D];中国科学技术大学;2006年
6 欧阳钟文;变磁性化合物RCo_2的晶体结构、磁性及轻重稀土的混合效应研究[D];中国科学院研究生院(物理研究所);2004年
7 宋鹏;纳米晶钙钛矿型La(Pb)Fe(Co,Ni)O_3的制备及气敏特性研究[D];山东大学;2006年
8 唐贵德;几种ABO_3结构镧锰氧化物的结合能和材料中的离子化合价问题研究[D];河北师范大学;2007年
9 常雷;CMR锰氧化物薄膜的制备及其激光辐照效应研究[D];北京工业大学;2007年
10 汤富领;掺杂LaMnO_3和La_2CuO_4的原子模拟[D];清华大学;2006年
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1 董艳辉;静电纺丝法制备La_(1-x)Ca_xMnO_3纳米线的磁性研究[D];浙江大学;2009年
2 李莎莎;量子Heisenberg模型热纠缠性质的研究[D];曲阜师范大学;2011年
3 申银阳;一维随机量子Blume-Caple模型动力学性质的研究[D];曲阜师范大学;2011年
4 财喜雅拉图;La_(0.4)Nd_(0.1)Sr_(0.5)MnO_3薄膜和La_(0.5-x)Nd_xSr_(0.5)MnO_3的结构及物性研究[D];内蒙古大学;2011年
5 齐伟;La_(1-x)(K_x、Ag_x)MnO_3体系的微波吸收特性研究[D];中南大学;2011年
6 刘丽娜;基于自旋Hamiltonian理论对分子磁性各向异性的简化计算[D];广西师范大学;2011年
7 魏轶博;钙钛矿型氧化物Nd_0.5Sr_0.5Mn_O.3及其掺杂体系结构和性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 郭宏瑞;钙钛矿锰氧化物Pr_(1-x)Ca_xMnO_3结构及磁电性能研究[D];北京工业大学;2011年
9 周敏;钙钛矿锰氧化物多晶的结构及电磁性能研究[D];内蒙古科技大学;2011年
10 王永忠;La_(0.67)Ca_(0.33)Mn_(1-x)Fe_xO_3薄膜的制备及物性分析[D];河北工业大学;2011年
【二级参考文献】
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1 王克锋,刘俊明;稀土锰氧化物的低场磁电阻效应[J];物理学进展;2003年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 云国宏,阎俊虎,班士良,梁希侠;A-B结构铁磁性超晶格中自旋波局域模与界面模[J];内蒙古大学学报(自然科学版);1994年04期
2 阎祖威,云国宏;各向异性铁磁超晶格中自旋波局域模与界面模[J];内蒙古大学学报(自然科学版);1997年01期
3 戴松涛,李振亚;横场伊辛铁磁薄膜的自旋波[J];物理学报;1990年04期
4 刘建军,刘晓静,沈曼,杨国琛;用自旋波理论研究向列相液晶[J];液晶与显示;2004年02期
5 吴式枢;自旋波理论最近的发展[J];物理学报;1958年03期
6 蔡鲁戈;;铁氧体中自旋波声波参量耦合激发理论[J];南京大学学报(自然科学版);1963年06期
7 张有霆,陈明;垂直泵的结构对YIG单晶薄膜的第二级自旋波不稳定性临界场的影响[J];物理学报;1991年06期
8 张鹏翔,董建峰;金属多层膜与超晶格中的自旋波及布里渊散射研究[J];物理学进展;1991年02期
9 沈文忠,李振亚;具有单轴各向异性的磁性超晶格中的自旋波[J];物理学报;1992年08期
10 闫俊虎,云国宏,班士良,梁希侠;三层不对称铁磁膜中的自旋波体模[J];内蒙古大学学报(自然科学版);1994年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 侯小娟;云国宏;白宇浩;白那日苏;周文平;武晓霞;;易轴型体单轴各向异性对量子自旋波本征值的影响[A];数学·力学·物理学·高新技术交叉研究进展——2010(13)卷[C];2010年
2 杨希华;;基于原子自旋波实现多光束关联和反关联[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 记者 刘霞;实验证实:磁纳米接触可使自旋波“繁殖”[N];科技日报;2011年
2 记者 吴长锋;我科学家将单量子存储寿命提高两个数量级[N];科技日报;2009年
3 陈超;科学家利用电子自旋成功使绝缘体导电[N];科技日报;2010年
4 记者 李陈续 通讯员 杨保国;我科学家刷新冷原子量子存储世界纪录[N];光明日报;2009年
5 记者 代群;中国刷新冷原子量子存储世界纪录[N];人民日报海外版;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 叶成芝;低维介观体系中的自旋电子输运[D];山西大学;2009年
2 仲崇贵;多铁性材料的磁电效应研究[D];苏州大学;2010年
3 韩一波;半导体低维体系中的光学二次谐波成像技术和自旋动力学研究[D];武汉大学;2009年
4 岳风娟;复合纳米颗粒及自旋阀中自旋输运的研究[D];南京大学;2012年
5 王威;基于Monte Carlo方法的层状混自旋磁性材料的物性研究[D];沈阳工业大学;2013年
6 柏利慧;铁磁介质与稀磁半导体的自旋相关光电特性研究[D];复旦大学;2008年
7 姜虹;有机磁性器件自旋相关输运性质研究[D];山东大学;2010年
8 徐中;二维拓朴绝缘体中体扩展态的研究[D];南京大学;2012年
9 郑龙;类钙钛矿结构中氧八面体调制及物性研究[D];南京大学;2013年
10 刘正方;石墨烯基微纳结构中自旋相关的电子输运特性研究[D];南昌大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘晓静;向列相液晶的自旋波理论研究[D];河北师范大学;2004年
2 吴忠义;考虑到自旋—轨道相互作用固体正方格点的能隙[D];太原科技大学;2011年
3 刘丽娜;基于自旋Hamiltonian理论对分子磁性各向异性的简化计算[D];广西师范大学;2011年
4 宋攀攀;多层超晶格磁振子的能隙[D];沈阳工业大学;2008年
5 秦帅锋;弱磁场下光学超晶格中自旋-1原子的基态性质[D];河南师范大学;2013年
6 武晓霞;体心立方双层铁磁性薄膜中的自旋波研究[D];内蒙古大学;2006年
7 王俊锋;铁磁体中磁振子的压缩态的研究[D];华中科技大学;2006年
8 梁静;双层超晶格的磁性质[D];沈阳工业大学;2007年
9 赵兴东;光晶格中超冷原子系综的自旋波动力学[D];华东师范大学;2007年
10 潘靖;磁性多层膜系统中的交换偏置、铁磁共振和自旋波性质的研究[D];扬州大学;2006年
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