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《層間反鐵磁耦合磁性多層膜結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計模型》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、首都師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第26卷 第1期JournalofCapitalNormalUniversityVol.26,No.12005年3月(NaturalScienceEdition)Mar.2005層間反鐵磁耦合磁性多層膜結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計模型12郭 維 榮 錚(11首都師范大學(xué)物理系 北京 100037;21重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 重慶)摘要 以s=1P2的層狀I(lǐng)sing模型為基礎(chǔ),建立一個描述層間反鐵磁耦合的有限層磁性薄膜的統(tǒng)計模型1應(yīng)用變分累積展開(VCE)方法的一階近似,導(dǎo)出了系統(tǒng)自發(fā)磁化強度、序參量、臨界溫度、磁化率的表達式,及其隨層數(shù)L的變化關(guān)系1討論了有外場存在時,
2、系統(tǒng)對外磁場的響應(yīng),并且作了數(shù)值計算1關(guān)鍵詞:Ising模型,多層膜,自發(fā)磁化.中圖分類號:O414121[8]化群,MonteCarlo方法,格林函數(shù)方法等,對理論1 引 言模型進行的近似計算也都不同程度的與試驗結(jié)果達近年來出現(xiàn)的磁性薄膜材料,為實驗和理論研到了很好的吻合.本文以VCE(變分累積展開)方法究帶來了很多新的課題.從統(tǒng)計模型的角度研究磁為主要研究手段,它在處理層狀模型的時候是具有[1～8][1～3]性薄膜的宏觀特性是其中一個重要方向.在各優(yōu)勢的.尤其是近年來它被推廣到全溫區(qū)以[1]種統(tǒng)計模型中,Isins模型不失為一種最簡單且有效后,使其應(yīng)用范圍不只局限于臨界點附近,
3、這給我[9,10]的模型.研究單層膜的磁學(xué)性質(zhì)借助2維Ising們計算熱力學(xué)量帶來了方便.另外,應(yīng)用VCE方法模型,可以得到嚴(yán)格解.對于多層膜結(jié)構(gòu),如果考慮并不旨在嚴(yán)格而精確地計算臨界點溫度,而主要是用3維Ising模型,將不能反映出原子層數(shù)這個層狀應(yīng)用VCE方法的一階近似對系統(tǒng)自發(fā)磁化強度、臨特征參量的影響.較接近實際的應(yīng)當(dāng)是層狀I(lǐng)sing模界溫度、磁化率等宏觀熱力學(xué)量進行計算,從定性討型,不同的實際多層膜材料可以對應(yīng)不同的層狀統(tǒng)論的角度看,這樣的精度已經(jīng)足夠了.計模型.此前,人們研究了層狀結(jié)構(gòu)中,整體鐵磁耦本文僅討論晶格結(jié)構(gòu)是sc(100)的膜面,在配合[1]合或者整體反鐵磁耦
4、合的情形,然而另外的試驗不同的配位數(shù)后,所討論的結(jié)果可以很容易推廣到結(jié)果也指出,并非所有多層膜結(jié)構(gòu)中都是整體鐵磁其他晶格結(jié)構(gòu).耦合或者整體反鐵磁藕合的.本文建立并研究一個2VCE方法簡述描述層內(nèi)鐵磁耦合,層間反鐵磁耦合的磁性多層膜結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計模型,由此認(rèn)識層間耦合對宏觀熱力學(xué)VCE方法即變分累積展開方法.最初人們用它量的影響.由于我們的統(tǒng)計模型針對的是有限層的處理核物理領(lǐng)域里的一些問題,近年來,它被廣泛應(yīng)[1～8]情形,因此能夠很好地反映出宏觀熱力學(xué)量對層數(shù)用到凝聚態(tài)物理領(lǐng)域,并且取得了一定成功.尤[1]的依賴關(guān)系.其是近年來它被推廣到全溫區(qū)以后,使其應(yīng)用范關(guān)于計算方法,在此之前,人
5、們進行了大量的理圍不只局限于臨界點附近,這給我們計算熱力學(xué)量論和試驗工作,運用各種方法,如分子場理論,重正帶來了方便.以下為用VCE方法處理統(tǒng)計模型的主要方法和步驟.正則系綜的配分函數(shù)為:收稿日期:200420521830首都師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2005年-EPkTS在每一個單層內(nèi),自旋間都是鐵磁耦合,耦合系數(shù)為Z=∑e≡∑ettJA(JB),且JA、JB>0;在不同的單層間,自旋間都是Se0∑反鐵磁耦合,耦合系數(shù)為J2(J2<0).計算中只考慮S-SStS-SS=e0e0=e0e0(211)∑S∑t∑e0t最近鄰原子的作用,即:層內(nèi),每個原子只受其同層t最近鄰原子的影響;層
6、間,只有相鄰層之間有相互作E其中:S=-,S0是試探函數(shù),形式未定;∑,表示用.kTt對所有可能的狀態(tài)求和,記:系統(tǒng)的哈密頓量為:i,m∈Aj,n∈BSZ0=∑e0H=-JA∑SiSm-JB∑SjSn-ti,mj,n(311)1Si∈A,j∈Bi∈Aj∈B0=e0A(212)S0∑J2SiSj-hSi-hSjet∑∑∑∑ijt其中:JA,JB,J2如前所述,是相應(yīng)的交換作用能0表示A的累積平均值,則(211)變成:S-Sh=μ0B,表示外磁場對體系的作用量子,μ0是Z≡Z000一個格點的磁矩由熱力學(xué)中自由能F的公式,F=-kTlnZ得:S-S〈i,j〉只
7、對最近鄰求和,各項中求和原子的種類F=-kTlnZ00-kTln0(213)標(biāo)記在求和號上如果S0選得合適,可使S-S0成為小量,即可以在Si代表各格點上的自旋S-SS-S00=0的領(lǐng)域內(nèi)將e展開,則有:試探函數(shù)選為:F=-kTlnZ=-kTlnZ0-kTln<1+AB∞S10=ξ1Si+ξ2Sj(312)n∑∑∑(S-S0)>0=F0-ijn=1n!其中:ξ1,ξ2是變分參數(shù),Si,Sj分別是相應(yīng)格點上∞v-1∞v(-1)1(S-S)n的自旋:kT∑v!〈∑n
