混合磁性系统阶梯效应的Monte Carlo模拟

【摘要】：计算机和计算科学的飞速发展,极大地推动了材料物理的发展,特别是磁性材料,由于其在磁记录和磁性传感器领域的重要应用价值引起人们广泛地关注。自上个世纪70年代以来,自旋玻璃态的奇异特性激发了人们对铁磁/反铁磁混合磁性系统的研究兴趣。 基于Monte Carlo方法,通过±J Ising模型和Heisenberg模型,我们分别对具有周期性边界的铁磁/反铁磁混合磁性系统磁滞回线的阶梯效应进行了系统的模拟研究,并进一步分析了阶梯产生的物理根源。主要的计算结果如下: (1)对±J的Ising方格子的模拟计算表明,系统表现出磁滞现象且磁滞回线存在明显的阶梯。对计算结果的分析得出:(a)磁滞回线的阶梯宽度为2J;(b)磁滞回线的阶梯数为2z(z是晶格的配位数);(c)阶梯效应将随着格点自旋不均匀度的增加而弱化;(d)随着温度的升高阶梯将逐渐消失,磁滞回线将变得越来越光滑。 (2)我们采用Heisenberg模型,引入高斯分布来描述格点自旋大小不均匀程度,对具有长程偶极相互作用的铁磁/反铁磁混合磁性系统磁滞回线的参数特性进行了模拟研究。计算结果表明:(a)阶梯不受尺寸的影响;(b)磁滞回线的阶梯效应随着系统单轴各向异性的减弱而弱化;(c)随着磁偶极相互作用的增强,阶梯也将逐渐消失;(d)当温度升高时,磁滞回线变得平滑,阶梯逐渐消失。 Ising模型和Heisenberg模型的计算结果表明:磁滞回线的阶梯效应是强的各向异性、弱的偶极相互作用、均匀的格点自旋分布和低温共同作用的结果。