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。     

不同温度下Nd2Fe14B永磁体畴壁中磁矩的转向公式

考虑二级磁晶各向异性常数,精确地推导出了自旋重取向温度以上的Nd2Fe14B磁体180°畴壁中磁矩的转向公式和自旋重取向温度以下的Nd2Fe14B磁体畴壁中磁矩的转向公式.这些公式也适用于具有类似Nd2Fe14B结构和性质的其它永磁体.     

不同温度下Nd_2Fe_(14)B永磁体畴壁中磁矩的转向公式

考虑二级磁晶各向异性常数 ,精确地推导出了自旋重取向温度以上的Nd2 Fe14 B磁体 180°畴壁中磁矩的转向公式和自旋重取向温度以下的Nd2 Fe14 B磁体畴壁中磁矩的转向公式。这些公式也适用于具有类似Nd2 Fe14 B结构和性质的其它永磁体。     

利用团簇的各向异性实现Te 团簇薄膜的自组装

在实验观察到的Te团簇薄膜有序生长模式的基础上 ,用Monte Carlo方法模拟了具有各向异性的团簇在衬底上的生长行为 .发现由于团簇的各向异性 ,将导致团簇在局部范围内的平行取向排列 ,形成畴结构 .畴的大小L(t)与退火速率和衬底温度有关 ,并得到该体系下的一个熔点Tm.这一研究表明 ,可以利用团簇的各向异性实现和控制团簇薄膜的自组装     

YIG/Ta/CoTb/Pt多层膜中基于自旋轨道矩的全电学垂直磁矩翻转

自旋轨道矩为设计新型自旋电子存储和逻辑器件提供了物理基础,而实现零磁场自旋轨道矩操控磁矩翻转是此类自旋电子器件应用的物理基础.本工作在钇铁石榴石(Yttrium Iron Garnet, YIG)磁性绝缘薄膜层上生长了Ta/CoTb/Pt亚铁磁性多层膜,利用YIG磁性绝缘层对具有垂直磁各向异性的CoTb薄膜施加磁偶极相互作用场,再辅以Ta和Pt层中叠加的自旋轨道矩,实现零外场下对CoTb磁矩的操控和翻转.实验上通过反常霍尔效应及反常霍尔电阻测量脉冲电流诱导的磁化翻转行为,并在磁光克尔显微镜下观察到了脉冲电流驱动的磁畴壁运动特征,发现对于YIG/Ta/CoTb/Pt器件,由于受到底层YIG的影响,亚铁磁CoTb的磁畴以条纹状特征进行运动和完成磁化翻转,这与Si/Ta/CoTb/Pt薄膜磁化翻转特性存在显著区别.本文对于自旋电子低功耗器件尤其是全电学驱动的自旋轨道矩器件的研究,具有参考意义和潜在应用价值.     

自旋S＝1／2具有无规横场的各向异性海森堡模型的相变特性

运用双自旋集团近似的方法研究了交换作用各向异性和无规场对自旋S=1/2海森堡系统的相变和磁化强度的影响.当外场为零时存在一个临界交换作用各向异性参数γc.当γ＞yc,横向交换作用进一步增强,相变温度消失,系统处于无序状态.交换作用各向异性不仅降低了相变温度,而且降低了三临界点的位置.     

用电镜对CoCr垂直磁化薄膜观察磁畴随温度的变化及居里点检测(英文)

本文研究了CoCr垂直磁化薄膜的磁畴随温度的变化。垂直磁化点畴变化为面内磁化羽状畴的转变温度在升温过程中为350℃。本实验测得CoCr膜的居里点T_c约在600℃附近。本文也分析了H_k或K_u随温度的变化要比M随温度的变化更快。这支持了垂直磁各向异性根源主要来自磁晶各向异性。显微照片也显示了自发磁化点畴的尺寸要比膜表面晶粒或膜断面晶柱的尺寸都要大,并都处在单畴状态。     

非平衡环境中具有DM相互作用的XY模型几何相位研究

研究了非均匀外磁场中XY自旋链和温度不同的两个热环境相互耦合时几何相位的演化.在XY自旋链中,最近邻自旋间存在各向异性相互作用和Dzyaloshinski-Moriya(DM)相互作用.研究了温度、外磁场强度、DM相互作用等参数对几何相位的影响.结果表明,在热环境温度不相等的情况下,可以通过施加非均匀外磁场,增大DM相互作用强度,减小各向异性相互作用的方法来保护系统的几何相位.研究结果提供了一种在非平衡环境中保护几何相位的方法.     

利用团簇的各向异性实现Te团簇薄膜的自组装

在实验观察到Te团簇薄膜有序生长模式的基础上，用Monte-Carlo方法模拟了具有各向异性的团簇在衬底上的生长行为，发现由于团簇的各向异性，将导致团族在局部范围内的平行取向排列，形成畴结构，畴的大小L(t）与退火速率和衬底温度有关，并得到该体系下的一个熔点Tm，这一研究表明，可以利用团族的各向异性实现和控制团族薄膜的自组装。     

层状钙钛矿锰氧化物La_（1.3-x）Gd_xSr_（1.7）Mn_2O_7（x=0,0.05）的磁性和电性研究

采用传统的固相烧结法制备了多晶样品La1.3-xGdxSr1.7Mn2O7（x=0,0.05）,对其磁性和电性进行了研究.研究表明：当x=0.05的Gd掺入后,由于铁磁性的减弱导致样品的磁化强度、二维磁转变温度T2D和三维磁转变温度T3D都随之降低,且在低温下有自旋璃态出现.此外,样品的金属-绝缘体转变温度TM1降低,电阻率增大.以上现象的产生可归结为：由于Gd掺杂导致了晶格失配,减弱了双交换作用,致使上述现象出现.     

磁性多层膜磁特性的蒙特卡罗模拟

利用Monte Carlo模拟方法研究了样品的尺寸、交换耦合相互作用、各向异性对磁性多层膜的磁特性的影响。重点研究磁性多层膜的维度特性及其相变，当磁性层厚度减小时，系统从三维转变为二维，居里温度减小，M（T）呈线性的维度效应。Bloch系数B与磁相互作用J及平均配位数Z有很大的关系，B正比于^-Z^-3/2及J^-3/2。模拟结果与用自旋波激发理论和平均场理论计算的结果相吻合，且较好地解释了实验事实。     

Magnetocaloric effect in Gd<Subscript>5</Subscript>Si<Subscript>1.85</Subscript>Ge<Subscript>2.15</Subscript> prepared by Gd metal with lower purity

Recently, Pecharsky et al. have discovered that Gd5(SixGe1-x)4 (0 < x <0.5) has a significantly large mag-netocaloric effect (MCE), which is 50% to 200% larger than any known materials[1—4]. This behavior is called as 慻iant magnetocaloric effect? The giant MCE is caused by simultaneous magnetic and crystallographic transition in these alloys. The first order magnetic ordering tem-perature of Gd5(SixGe1-x)4 can be tuned from 20 to 280 K by changing the ratio of Si︰Ge[2]. The temperat…     

基于朗道二级相变理论的铁单晶磁结构分析

利用朗道二级相变理论以及磁点群理论对于4种单晶铁,也就是阿尔法-铁、德尔塔-铁、伽马-铁以及伊普西龙-铁的磁结构进行了分析.其中,着重利用朗道二级相变理论中实现二级相变的条件和Birman的群选择定则来分析一定晶体结构的铁单晶如果发生顺磁铁磁相变后可能具有的空间对称性,进而得到铁单晶可能具有的磁结构.同时,得到的结论与之前文献报道中的结果进行了比较,发现符合得很好.     

An inverse transition of magnetic domain patterns in ultrathin films

Inverse freezing and inverse melting are processes where a more symmetric phase is found at lower temperatures than at higher temperatures. Such inverse transitions are very rare. Here we report the existence of an inverse transition effect in ultrathin Fe films that are magnetized perpendicular to the film plane. The magnetization of these films is not uniform, but instead manifests itself as stripe domains with opposite perpendicular magnetization. Predictions relating to the disordering of this striped ground state in the limit of monolayer film thicknesses are controversial. Mean-field arguments predict a continuous reduction of the stripe width when the temperature is increased; other studies suggest that topological defects, such as dislocations and disclinations, might penetrate the system and induce geometrical phase transitions. We find, from scanning electron microscopy imaging, that when the temperature is increased, the low-temperature stripe domain structure transforms into a more symmetric, labyrinthine structure. However, at even higher temperatures and before the loss of magnetic order, a re-occurrence of the less symmetric stripe phase is found. Despite the widespread theoretical and experimental work on striped systems, this phase sequence and the microscopic instabilities driving it have not been observed before.     

ScnN(n=2～12)团簇的磁性和热容量研究

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似方法计算了团簇ScnN(n=2～12)的总磁矩Mt、与N原子最近邻的Sc原子的局域磁矩MSc、掺杂原子N的局域磁矩MN.从原子相互作用角度出发,应用统计物理理论,计算了团簇ScnN的磁矩和热容量,研究了它们随温度的变化规律.结果表明:ScnN团簇的磁性与团簇的构型、原子相互作用、磁性粒子间的磁相互作用、团簇中的Sc原子数n有关.总磁矩随Sc原子数n呈波动性变化,当n=3,8,9,11,12时,总磁矩为零,团簇的磁性消失;当n=2,4,5,6,7,10时,团簇表现为铁磁性,其中当n=6时,团簇的磁性最强.ScnN团簇的磁矩随温度升高而减小,其变化趋势与块状磁体类似.温度较低时,磁相互作用产生的热容量CM随温度升高而增大,在某温度附近取极大值;原子相互作用产生的热容量CV在温度较低时与温度成正比,和块状磁体的CV与温度的三次方成正比不同;在对团簇的热容量的贡献中,原子相互作用占主要.     

离子型磁性液体中纳米微粒间相互作用研究

用磁偶极子硬球模型对磁性液体中磁性纳米微粒间相互作用进行了研究。分析表明,微粒间存在着静电排斥、静磁吸引和Van der Waals吸引三种相互作用,无外场时静磁作用非常微弱,可以忽略,静电排斥力作用距离远,起抗团聚作用,Van der Waals作用距离短,是引起团聚主要原因。为确保磁性液体稳定性,制备的离子型磁性液体体积分数应小于5%。     

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.     

铁磁性材料拉伸损伤过程的磁学特性

采取分级加载拉伸断裂和重复加载拉伸断裂两种加载方式,对不同初始磁场强度的板状试样进行了单轴拉伸试验,采用磁学信号特征量研究了中碳钢拉伸损伤过程。通过对试样变形过程磁学信号特征的分析,确定了中碳钢不同拉伸损伤阶段的磁学特性:弹性阶段的磁场强度和初始磁场分布规律一致,在材料由弹性损伤到塑性损伤过渡阶段,磁场强度均值及其标准差出现拐点;在颈缩阶段,磁场强度及其梯度信号明显增大,由此能够判断中碳钢由拉伸弹性损伤状态向屈服损伤状态的转变,以及材料断裂情况的出现,从而对工程中铁磁性构件的破坏性事故做出预警。     

含铁磁耦合玻色气体磁化率的研究

采用平均场理论研究三维含铁磁耦合相互作用玻色气体的磁化率, 讨论了磁化率χ 与约化温度t、约化铁磁 耦合常数?I、朗德因子g 以及约化磁场强度h 的关系.结果表明,顺磁性和弱铁磁耦合强度下铁磁性的增加均有利于磁 化率的增大.