化合物CeCuIn和PrCuIn的磁性与晶场效应

基于晶场理论,模拟Szytu(l)a小组的磁化率实验结果,得到了稀土化合物CeCuIn,PrCuIn的晶场分裂能和相应波函数.计算表明,Kramers离子Ce3+在晶场效应的作用下,基态简并部分消除得到了双重态,而非Kramers离子Pr3+分裂为5个双态.模拟得到的磁化率倒数随温度变化曲线与实验结果吻合得很好.     

稀土化合物RPt2In2(R=Ce,Pr,Nd)的磁性和晶场效应

基于晶场理论,通过对Chen测量的稀土化合物RPt2In2(R=Ce,Pr,Nd)磁化率倒数-温度曲线的模拟,得到了RPt2In2的晶场系数、分裂能和相应波函数,计算结果与实验吻合较好.计算表明:Kramers离子Ce3 和Nd3 在晶场效应的作用下基态简并部分消除得到了双基态,而非Kramers离子Pr3 基态分裂后得到了单基态.     

化合物Ce_3Rh_2Ga_2和Ce_3Rh_3Si_2的晶场效应计算

通过对D.Kaczorowski等人磁化率倒数—温度曲线的模拟,得到了稀土化合物Ce3Rh2Ga2和Ce3Rh3Si2的晶场系数、分裂能和相应波函数,计算结果与实验吻合较好.计算表明:Kramers离子Ce3+基态简并部分消除得到了双基态.     

四方晶系下钕离子的基态分裂

采用点电荷晶场模型,通过模拟四方晶系化合物NdCuAs2和Nd2Ge2In的磁化率倒数-温度曲线,得到了Nd3+的各级分裂能和相应波函数,并分析了晶场效应对化合物磁性质的影响.结果表明,Kramers离子Nd3+的十重简并基态4I9/2在晶场效应的作用下分裂为5个双态,计算结果与实验吻合得较好.     

镨离子基态分裂的晶场模拟

通过对A.Szytula小组测量的稀土化合物PrAg2Ge2磁化率倒数-温度曲线的晶场模拟,得到了PrAg2Ge2的分裂能和相应波函数.并从理论上分析了晶场效应对Pr3 基态的影响,计算结果与实验吻合较好.计算表明:非Kramer离子pr3 的九重简并基态在四方晶场的影响下分裂为五个单态和两个双态.     

Ce_(1-x)Y_xPt_2Si_2(x=0.2,0.55,0.9)的晶场模拟

采用点电荷晶场理论模型,通过对Ce1-xYxPt2Si2(x=0.2,0.55,0.9)磁化率倒数—温度曲线的模拟,得到了其晶场分裂能和相应波函数,计算表明:晶场分裂能随x的增大而减小,晶场作用使得Ce3+六重简并基态分裂得到混合的双基态.     

Ce3+掺杂YAlO3晶体的结构性质和4f→5d跃迁的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)超单胞模型方法和基于波函数的镶嵌团簇方法,计算研究了Ce3+掺杂YAlO3晶体的结构性质和4f→5d跃迁.DFT计算结果表明,Ce3+替代Y3+离子引起掺杂格位周围局域结构各向异性畸变.基于DFT优化超单胞结构,构造以Ce3+为中心镶嵌团簇,通过基于波函数的CASSCF/CASPT2/SO方法计算获得Ce3+4f1和5d1组态分裂能级能量,得到的4f→5d跃迁能量与实验结果符合相当好.5d1能态的Mulliken自旋布居分析结果表明,5d1能级性质与立方晶场作用结果明显不同,从而证实了先前基于半经验分子轨道计算得出的结论.最后,5d1能级波函数分析结果表明,自旋-轨道耦合效应对于Ce3+5d1组态较低能级分裂比较重要.     

近藤化合物Ce2CuxNi1-xGe6的磁性和晶场模拟

通过对磁化率的模拟,研究了晶场效应对Ce2CuxNi1-xGe6磁性的影响,得到了该系列化合物的分裂能和相应波函数.计算表明,Ce3 六重基态在晶场作用下分裂为混合的双基态,其晶场分裂能随X的增大而变大.Cu含量的增加引起了更加复杂的f电子和传导电子的杂化,低温区域的电子—磁子近藤散射变得更加强烈.     

稀土化合物CePd1- xRhx的磁性与晶场效应

采用结晶场参数拟合的方法对Sereni研究小组的CePd1-xRhx(x=0.65,0.70,0.80,0.87)样品的磁化率实验结果进行了计算模拟.结果表明:x=0.65,0.70,0.80,0.87时,样品的第1激发能分别为5.9,7.2,10.1,13.8 meV,总激发能分别为50.9,62.9,69.3,85.6 meV.在晶场效应的作用下,稀土Ce3+基态简并部分消除得到了双基态,模拟得出的CePd1-xRhx磁化率倒数随温度的变化曲线与实验结果相吻合.     

稀土化合物RCuAs_2(R=Ce,Pr,Nd,Tb)的晶场效应研究

通过对稀土化合物RCuAs2(R=Ce,Pr,Nd,Tb)的磁化率倒数—温度曲线的晶场模拟,得到了该系列化合物的晶场系数和晶场分裂能.并从理论上分析了晶场效应对化合物磁性的影响,计算结果与实验获得了较好的吻合.     

Macroscopic Quantum Phenomena and Topological Phase Interference Effects in Single-Domain Magnets

The tunneling of macroscopic object is one of the most fascinating phenomena in condensed matter physics. During the last decade, the problem of quantum tunneling of magnetization in nanometer-scale magnets has attracted a great deal of theoretical and experimental interest. A review of recent theoretical research of the macroscopic quantum phenomena in nanometer-scale single-domain magnets is presented in this paper. It includes macroscopic quantum tunneling (MQT) and coherence (MQC) in single-domain magnetic particles, the topological phase interference or spin-parity effects, and tunneling of magnetization in an arbitrarily directed magnetic field. The general formulas are shown to evaluate the tunneling rate and the tunneling level splitting for single-domain AFM particles. A nontrivial generalization of Kramers degeneracy for double-well system is provided to coherently spin tunneling for spin systems with m-fold rotational symmetry. The effects induced by the external magnetic field have been studied, where the field is along the easy, medium, hard axis, or arbitrary direction.     

CaCO_3∶Mn~(2+)体系局域晶格结构理论研究

通过对角化组态离子在三角配体场中的完全能量矩阵,研究了CaCO3∶Mn2+体系中(MnO6)10-过渡金属配位复合物的局域晶格结构畸变。在具体的结构计算中,同时考虑了二阶零场分裂参量b20和四阶零场分裂参量b40。通过理论计算,发现Mn2+离子掺杂碳酸钙单晶的局域结构畸变为ΔR=-0.0169nm,Δθ=0.996°。理论计算结果与实验结果符合的非常好。     

钇铁榴石中Fe~(3+)离子的吸收光谱和EPR零场分裂研究

本文在晶体场理论的基础上．用晶场自旋——轨道耦合矩阵对钇铁榴石（YIG）中Fe3+（3d5组态）离子的吸收光谱，基态分裂常数，零场分裂参量D进行了统一计算．所得结果与实验符合较好，说明自旋——轨道耦合作用是导致基态分裂的主要原因，解释了被认为是一个理论疑惑的Fe3+离子零场分裂参量D问题。     

晶体中过渡金属离子零场分裂参量的微观解释Ⅰ:等效哈密顿理论

文献中已经提出了很多计算晶体中过渡金属离子零场分裂的微观理论，它们适用于不同对象。证明了这些理论可以发展成一个统一的理论，称这个统一的理论为等效哈密顿理论。若将自旋－轨道与自旋－自旋相互作用作为微扰，静电势与晶场势作为零级进行处理，其收敛情况很好，并且适用于所有过渡金属离子（3d^N,N=2～8）以及所有对称。在发展与建立等效哈密顿理论的过程中，还给出了各相互作用矩阵元的计算公式、等效哈密顿的表达式，自旋哈密顿的矩阵形式，以及各种对称下非零零场分裂参量等，这些表达式对于研究过渡金属离子零场分裂参量和光谱具有普遍适用的意义。