纳米磁性颗粒点阵的磁电阻效应

纳米颗粒高密度排列体系有其独特的磁学和电输运性质.主要研究了具有单轴各向异性的单畴磁性颗粒二维正方点阵的磁性和隧穿磁电阻效应.纳米磁性颗粒规则地浸在绝缘基质中.自旋电子在点阵中的输运主要来源于隧穿磁电阻.颗粒磁矩的取向与隧穿磁电阻的大小直接相关.我们发现磁偶极矩相互作用的强弱及温度对该种纳米颗粒点阵系统中的磁学和电输运性质有重要的影响.弱偶极相互作用下,系统的磁化强度和隧穿磁电阻随温度的增加而减小.在给定温度时,偶极相互作用强度的增加,使系统出现由低电阻状态向高电阻状态的转变.强偶极相互作用使系统出现明显的磁电阻各向异性.     

纳米磁性颗粒小点阵体系的奇特磁滞现象

研究了一个有限大小的平方点阵结构的单畴磁性颗粒体系的磁滞现象.每个纳米磁性颗粒具有垂直各向异性并且颗粒与颗粒间具有偶极相互作用.当外加一个垂直于点阵平面的外场时,沿外场方向的磁化强度跟颗粒间的偶极相互作用强度十分有关.在偶极相互作用较弱时,磁滞回线显示了一个阶梯式的环状结构.随着偶极相互作用的增强,磁滞回线将显示一个大环和几个小环的形状.当偶极相互作用变得很强时,这些环将会消失.同时研究了不同偶极相互作用强度下的剩磁和使磁化强度平行于外场方向分量由正变为负的临界场.     

强库仑关联下HUBBARD—HIRSCH模型铁磁相变──Ⅱ．有限温度平均场理论

本文在推广作者零温平均场近似的工作计算强耦合下有效哈密顿量Ｈｅｆｆ在有限温度下的铁磁相图．用无规相近似，求出了铁磁相下自旋向上、自旋向下电子的化学势μｏ，铁磁序参量ｍ和磁化率Ｘ与温度Ｔ．库仑关联Ｕ等参量的关系．在Ｔｃ温度以上，本文关于磁化率的结果与居里－外斯定律相符．此外对Ｊ＇较小时的非完全极化铁磁相区域，本文的结果可定性解释弱铁磁材料的磁性．     

纳米磁性颗粒小点阵体系的动力学响应

通过数值解Landau Lifshitz Gilbert(LLG)方程,来研究一个具有垂直各向异性的N×N平方点阵结构的单畴铁磁颗粒体系的动力学响应.由于磁性颗粒间的偶极相互作用,我们发现存在三种不同的典型磁矩构形分布.这些构形由磁晶各向异性和磁偶相互作用之间的竞争所决定.磁性粒子的点阵几何构形是影响磁矩翻转的重要因素,偶极相互作用的增强,引起不同位置的颗粒磁矩发生先后顺序的翻转.当初态所有颗粒磁矩都平行于 z方向,且颗粒间的偶极相互作用不足以使磁矩发生耦合翻转,反转某个磁矩所需的最小翻转场将比反转单个(即无偶极相互作用)磁矩时所需的最小翻转场小得多.该种效应随着颗粒间距的增加,将明显地减弱,最小翻转场很快地增加且趋于反转单个磁矩时所需的最小翻转场.当所有颗粒磁矩处于各种不同初态时,弱偶极相互作用加宽了翻转场的取值范围.     

土壤频率磁化率与矿物粒度的关系及其环境意义

对土壤频率磁化率(xfd)与磁性矿物颗粒大小的关系及其环境意义进行了讨论．频率磁化率主要反映超顺磁性(SP)—稳定单畴(SSD)过渡态磁性颗粒的数量,对风化成土过程中形成的土壤成因磁性矿物具有指示作用．结果表明热带亚热带土壤表现为随风化成土作用的进行SP和SSD颗粒逐渐增多,其xfd和非滞后剩磁(ARM)逐渐增大,导致土壤磁化率增大．统计分析证明,土壤磁化率与xfd和ARM呈极显著正相关．土壤的xfd与游离氧化铁含量呈极显著正相关,与DCB处理的磁化率损失量呈极显著指数正相关,认为DCB处理的磁化率损失量与xfd有相同的环境意义．根据DCB处理的磁化率损失量分析可将xfd 10％作为土壤中存在相当数量SP颗粒的指标．对xfd在环境变迁、古气候演变、土壤性态、土壤侵蚀和环境污染方面的应用及其潜力进行了探讨。     

磁性超晶格的静磁能和磁相图的唯像理论研究

计算了包含不同自旋取向的单畴粒子具有短程交换相互作用能,各向异性能及长程偶极相互作用能的磁性超晶格的静磁能,利用能面图和局域能量极小模型得到了磁相图和磁滞回线,研究了有限尺寸和温度效应,计算结果较好解释了在超薄磁性薄膜中观察到的两种磁相（磁化强度平行和垂直于薄膜平面）的转变行为。     

电流变液的分子动力学模拟

运用分子动力学方法研究了电流变液的在外电场下的液－固相变过程,原子间的相互作用采用简单偶极势来描写,计算结果表明：对于一个给定的外电场,当系统温度逐步降低的时间,电流变液中的颗粒首先会沿电场方向排列成链状结构,然后逐步转变成块状体四方结构。研究结果与作者前期用统计力学方法所得结论相一致,也与实验结果比较吻合。     

C/Co/C纳米颗粒膜微结构和磁特性的时效性研究

室温下,应用磁控溅射法制备了系列类三明治结构C/Co/C颗粒膜。C靶和Co靶分别采用射频溅射和直流对靶溅射模式,并且随后进行了原位退火。在样品制备3年后再次测量了样品的微结构和磁特性。对比3年前的测试结果,发现样品在存放过程中微结构和磁特性有略微改善。通过分析表明,这主要是由于界面处的非磁性C原子进一步扩散进磁性Co颗粒边界,减弱了磁性颗粒间的交换相互作用所致。     

二维磁性Heisenberg薄膜的自旋重取向和条形畴研究

利用Monte Carlo方法研究了二维磁性Heisenberg薄膜在有交换相互作用、各向异性、偶极相互作用等因素共同作用下的相变行为,重点讨论了薄膜的自旋重取向和磁畴的变化.模拟结果表明:在一定的参数范围内,随着温度的升高,系统的自旋取向将由垂直向平行于平面方向转变;系统在不同情况下出现了水平条形畴和垂直条形畴,并研究了交换相互作用、各向异性及温度对基态条形畴的影响.     

超薄磁膜磁特性的Heisenberg模型分析

应用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法,研究了交换相互作用、表面各向异性和长程偶极相互作用共同作用下的超薄磁膜的磁特性。通过计算不同参数下系统的温度效应,分析了各种相互作用对系统状态的不同影响。在此基础上,通过分析自旋垂直分量绝对值等序参量的变化特征,发现在适当参数时,系统自旋通过温度效应可越过垂直取向和平面取向间的势垒,从而发生从垂直磁化向面内磁化的转变。     

磁性合金Kondo电导的精确解

利用推广的自洽迭代递归方法,精确求解了具有s-d交换相互作用系统的磁场顶角函数;计算了Kondo电导张量.发现,经过顶角函数的高级修正后,电导张量缩小到无高级修正值的1/(1+h~2).     

量子点磁化动力学行为的研究

利用Monte-Carlo方法研究磁性量子点阵列在不同交换耦合常数Jex、偶极相互作用常数D和磁各向异性常数K下的磁化曲线及自旋组态.模拟结果表明,对于不同的Jex和D,系统表现出不同的磁化行为和自旋组态;当Jex=0.0,D取小值时,量子点阵列的磁性基本保持了孤立原子团的磁特性,矫顽力随温度变化关系与单个的磁性原子团的相似,在低温区,矫顽力随温度的增加急剧减少;在中间温区,出现矫顽力极小;在更高温区,矫顽力随温度的增加而减少.     

拓扑绝缘体量子点中的磁交换相互作用

从理论上研究了拓扑绝缘体量子点中的磁交换相互作用.在拓扑绝缘体量子点中,边缘态电子数可以通过量子点的尺寸和外加电场进行调控.当量子点中掺入单个磁离子并且边缘态填充奇数电子时,电子与单个磁离子之间的交换相互作用达到最大值;而边缘态填充偶数电子时,电子与单个磁离子之间的交换相互作用消失.当量子点中掺入2个磁离子时,电子与Mn离子的sp-d相互作用会出现奇偶振荡行为,Mn离子间的相互作用取决于Mn离子间距和量子点壳层中的电子数,表现出典型的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida型间接交换机制.工作澄清了拓扑绝缘体量子点壳层结构对其磁性的影响,有助于人们设计基于拓扑绝缘体量子点的自旋电子学或量子信息器件.     

电磁推力轴承磁路计算方法的改进

用有限元法对同向和反向偏流输入情况下各种结构布置形式的电磁推力轴承系统按整体模型进行磁场和承载力的计算,分析了不同结构型式对磁通分布和电磁力大小的影响。以磁路的基尔霍夫定律和欧姆定律为基础,将电磁推力轴承的整体磁场模拟为等效的电路网络,探讨了不同磁路的磁阻计算方法,然后通过简单的串、并联电路分析,算出整体磁场中的磁通分布和电磁力值,其结果与有限元分析相一致。确认了等效网路法对电磁轴承考虑漏磁影响的整体结构设计计算的适用性,并给出了具体的计算方法。     

电磁推力轴承的力学特性研究

文中讨论了计入推力盘静态倾斜影响后的电磁推力轴承的力学特性,导出了其静、动特性的系数公式,并结合某涡轮膨胀机的电磁推力轴承进行了实例计算．结果表明,推力盘的静态倾斜对电磁推力轴承的力学特性将产生显著影响,使得电磁推力轴承对系统中的电磁径向轴承产生强烈的耦合作用．该结果可用于五自由度电磁轴承转子系统的机电耦合的动力学分析．     

单畴磁膜磁阻效应的计算

对磁记录中使用的磁阻传感器的磁阻效应进行了定量分析，并提出了一种新的单畴磁膜退磁场的近似计算方法──平行线近似。计算结果表明，该近似比椭圆近似更好地反映了外磁场作用下单畴膜的磁荷分布。     

弱磁场中弱相互作用费米气体的泡利顺磁性

根据赝势法和大数近似法导出弱磁场中弱相互作用费米气体的配分函数,并进行泡利顺磁性磁化率的解析计算,分析粒子间的相互作用对磁化率的影响.     

考虑端部效应的铁磁梁式板磁力摄动分析

基于磁场摄动技术和广义变分原理得到的磁力公式,对铁磁梁式板在斜磁场作用下的磁场和磁力摄动展开研究,给出了斜磁场作用下铁磁梁式板结构的摄动磁场及其磁力摄动表达式,使得解析分析斜磁场作用下铁磁梁式板磁弹性耦合问题成为可能。研究表明:只有考虑了磁场端部效应的斜磁场磁力摄动公式才能模拟铁磁结构的弯曲模式且能够定性揭示铁磁简支梁式板弯曲构形为双半波形。     

Ga原子对Fe-Ga合金原子磁矩的影响

研究了Fe-Ga合金中Ga原子对合金的平均原子磁矩的影响.Fe中掺入Ga原子后,并不是简单的"稀释"作用.与纯Fe的原子磁矩相比,Fe-Ga合金中平均原子磁矩减小的同时,在低Ga含量范围,Fe原子的磁矩随Ga含量的增加而增大;当Ga含量大于17%(原子分数)时,Fe原子磁矩随着Ga含量的增大而减小.     

Magnetic control of ferroelectric polarization

The magnetoelectric effect--the induction of magnetization by means of an electric field and induction of polarization by means of a magnetic field--was first presumed to exist by Pierre Curie, and subsequently attracted a great deal of interest in the 1960s and 1970s (refs 2-4). More recently, related studies on magnetic ferroelectrics have signalled a revival of interest in this phenomenon. From a technological point of view, the mutual control of electric and magnetic properties is an attractive possibility, but the number of candidate materials is limited and the effects are typically too small to be useful in applications. Here we report the discovery of ferroelectricity in a perovskite manganite, TbMnO3, where the effect of spin frustration causes sinusoidal antiferromagnetic ordering. The modulated magnetic structure is accompanied by a magnetoelastically induced lattice modulation, and with the emergence of a spontaneous polarization. In the magnetic ferroelectric TbMnO3, we found gigantic magnetoelectric and magnetocapacitance effects, which can be attributed to switching of the electric polarization induced by magnetic fields. Frustrated spin systems therefore provide a new area to search for magnetoelectric media.