各向异性二维海森堡阻挫平方格子的基态性质

【目的】研究二维各向异性海森堡阻挫平方格子的基态性质。【方法】采用线性自旋波理论,分析零温磁化强度、基态相图和基态能与各向异性η和次近邻相互作用参数J_2之间的关系。【结果】当η和J_2取不同值时,系统有3个态,它们分别是奈尔态、共线态和自旋液态。同时也发现,当η和J_2在一定范围内取值时,奈尔态和共线态能共存。【结论】在相同参数下,当0≤J_2/J_10.5时,奈尔态更稳定,当J_2/J_1在0.55附近时,奈尔态和共线态之间可以发生一阶相变,在0.7≤J_2/J_1≤1时,共线态更稳定。     

二维各向异性海森堡反铁磁体的基态性质（英文）

文章研究单离子各向异性影响下的二维正方晶格、自旋为1的阻挫海森堡反铁磁体的基态性质.利用自旋波方法,得到了在零温时该系统的奈尔相和共线相的子晶格磁化强度和基态能,发现了奈尔相-共线相转变的量子临界点依赖于单离子各向异性D以及次近邻反铁磁性耦合J_2与最近邻反铁磁耦合J_1的比值.在经典临界点J_2/J_1=0.5附近,当0≤D/J_1≤0.03时系统存在一个中间无序顺磁相.自旋波的结果表明,在高于J_2/J_1=0.5区域,奈尔相-共线相转变是一级相变,发生在依赖于各向异性的临界线上.     

J1-J2团簇的数值模拟研究

采用严格对角化方法计算了由几十个格点自旋构成的量子自旋团簇的基态总自旋. 在无阻挫情形,基态总自旋并不等于团簇的最低可能总自旋,而是取一个较大的值. 这意味着即使对于具有纳米尺寸的团簇,量子涨落也不破坏基态的经典奈尔序. 若在团簇中引入阻挫,则将诱导从奈尔序到自旋无序的量子相变,该相变可以通过基态总自旋的变化进行描述和标记. 计算表明,由于在相变点存在能级交错,故该量子相变应该是一级相变. 从团簇的数值计算结果可以推断对于二维无限J1-J2模型,临界点在J2/J1=0.3762(±0.0002)处. 这一结果比以前的解析近似研究和有限系统标度分析的结果更为精确.     

混合梳子模型中反铁磁阻挫引起的量子相变

利用严格对角化和密度矩阵重整化群方法研究近邻作用为铁磁耦合、对角的次近邻自旋为反铁磁耦合的两条链的混合梳子S=1/2海森堡模型,计算了该系统的基态能和基态总自旋.结果表明:当阻挫α≤0.25时,系统基态是单纯的铁磁态;随着阻挫的增强,系统基态经历一段总自旋S≠0的倾斜相,再转变到S=0的反铁磁态;与其不同的是,在混合梯子模型中,基态从单纯的铁磁态直接转变成S=0的反铁磁态.     

含能流的各向同性XY链中的基态纠缠

分析了含能流的横磁场三比特各向同性XY自旋链的基态纠缠.发现随着外磁场的变化,系统会发生量子相变.以三比特系统为例给出有效哈密顿量的能谱,讨论了体系基态纠缠随λ的变化.当λ＜3/3时,在相变点处基态由W态跳跃到非纠缠态,此时自旋链中没有能量流动.当3/3≤λ≤3时,在能级交错点处发生量子相变,体系由非能流相进入能流相,同时基态由W态ф1跳跃到另一W态ф5;此时,由于能流的影响,使得基态保持在W态,而不再处于非纠缠态;并且随着λ的增大,系统将在更大范围内处于能流相.当λ＞3时,基态波函数表示为ф5,系统完全处于能流相.     

不对称外磁场下XXZ型相互作用的两量子比特系统的纠缠

【目的】研究不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的量子纠缠。【方法】利用数值模拟,得到不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的4个本征态。为了刻画系统的纠缠,计算了各个本征态的concurrence。【结果】外加旋转磁场的极角以及相互作用的各向异性参数都会对4个本征态的纠缠产生影响。当各向异性参数Δ 由0开始增大时,系统的哈密顿量由一种极限下含外场的XX模型经过Δ=1时的海森堡模型逐渐演化为另外一种极限下的Ising模型。【结论】相互作用和外部磁场之间的竞争决定了系统纠缠的演化。通过对系统纠缠的研究,可以对系统在参数的不同区间范围内模型的转化以及本征态的性质有更进一步的认识。
     

磁性颗粒静磁相互作用对磁反转影响的研究

建立了二维磁性颗粒膜系统的物理模型,应用能量最小原理计算了磁性颗粒的平均磁矩,讨论了系统的铁磁序及反铁磁态(AFM)、铁磁态(FM)和顺磁态(PM)存在的范围和由AFM向FM转变的条件.研究表明:对于磁性颗粒浓度较小(v/a3≈0.05)的纳米级的铁磁颗粒膜系统,其临界温度Tc≈200K.而当在TTc且J2l-1=2γ2T/Tc时,发生FM向PM的相转变;当T=Tc且J2l-1≤2γ2时,发生由AFM态向PM态的转变.这一性质在低温传感器研究领域具有重要的现实意义.     

S＝1铁磁模型中阻挫和各向异性引起的量子相变

利用密度矩阵重整化群(density matrix renormalization group,DMRG)方法研究近邻作用为铁磁耦合、次近邻为反铁磁耦合的一维S=1的各向异性海森堡自旋模型.计算了该系统的基态能、z轴自旋关联函数和面内自旋关联函数.结果表明:各向异性值Δ和阻挫α的相互作用使得系统基态发生相变;在低阻挫区域,Δ>1时系统为铁磁相,0<Δ<1时基态处于自旋液体相;在阻挫较大的区域,自旋关联函数随距离的增大呈现指数函数形式衰减,且具有周期振荡特征,与自旋S=1/2的结果形成鲜明的对比.     

应力导致的Fe2CrGe从反铁磁基态到铁磁半金属相变的计算研究

运用第一性原理计算研究了惠斯勒(Heusler)合金Fe₂CrGe的电子结构和磁性质,发现其基态是Fe离子处于低自旋态(S=0),而Cr离子处于高自旋态(S=1)的反铁磁金属相,反铁磁态能量比铁磁态能量约低0.103 eV.此外还发现,如果施加+1.7%和–1.7%的应变, Fe₂CrGe会从反铁磁有序变成铁磁有序,并出现半金属特性;当应变达到±5%时,出现了大约0.2 eV的半金属能隙.通过平均场理论估算了Fe₂CrGe的居里(Curie)温度,发现其对应的居里温度为393 K,远高于室温.这表明Fe₂CrGe是有潜力的自旋电子材料.     

不对称外磁场下XXZ型相互作用的两量子比特系统的纠缠

【目的】研究不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的量子纠缠。【方法】利用数值模拟,得到不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的4个本征态。为了刻画系统的纠缠,计算了各个本征态的concurrence。【结果】外加旋转磁场的极角以及相互作用的各向异性参数都会对4个本征态的纠缠产生影响。当各向异性参数Δ由0开始增大时,系统的哈密顿量由一种极限下含外场的XX模型经过Δ=1时的海森堡模型逐渐演化为另外一种极限下的Ising模型。【结论】相互作用和外部磁场之间的竞争决定了系统纠缠的演化。通过对系统纠缠的研究,可以对系统在参数的不同区间范围内模型的转化以及本征态的性质有更进一步的认识。