超导材料的超快光谱研究

电子、晶格、自旋和轨道微观自由度对超导材料的宏观特性起到至关重要的作用.在超导体系中,特别是非常规超导材料,这些自由度衍生出具有不同能量尺度的玻色激发和有序态.前者如声子、磁振子、电荷密度波、自旋密度波、自旋涨落、向列涨落等;后者如超导态、赝能隙态、向列相、反铁磁/铁磁等.前者与后者的形成密切相关.尤其是,不同的玻色激发在频域内纠缠在一起彼此相互作用,同时又与电子(或准粒子)耦合,构建出复杂而又丰富的平衡态和非平衡态物理过程.超快光谱技术的独特性在于具有宽能量范围和高时间分辨率的特点,利用光(电磁波)与超导材料相互作用中的线性和非线性响应,可以共振或非共振地探测与调控这类材料中的准平衡或非平衡态动力学属性.因为桌面超快光谱系统功能全面且具有很大的灵活性,它不仅被应用于超导体系,而且被广泛应用于其他各种无机和有机材料.由于非平衡态理论,特别是与关联电子体系相关的,目前还处在快速发展的阶段,所以本综述主要介绍了常用的桌面超快光谱技术和目前被广泛使用的相关分析理论,聚焦于讨论超导材料中超快光谱实验数据涌现出来的一些普适性趋势及进展.所涉及的超导材料包含了常规超导体、铜氧化物超导体、铁基超导体和重费米子超导体.     

超流费米原子气体的动力学自旋结构因子的研究

主要计算了处于Bose—Einstein-Condensation·Bardeen-Cooper-Schrieffer（BEC—BCS）过渡区的超流费米原子气体的动力学自旋结构因子，并研究了它与频率的依赖关系．发现当波矢q处于（0．05kF，kF）范围内时，在小于超流能隙值的频率范围内动力学自旋结构因子会呈现一个峰．我们认为这个峰是由超流能隙下的自旋激发造成的．     

掺杂对一维反铁磁海森堡自旋链性质的影响

应用三子格的自旋波理论和格林函数方法研究了由掺杂形成的准一维自旋1/2的反铁磁海森堡系统,得到系统存在3支自旋波激发谱,其中1支没有能隙,2支有能隙;在长波近似下,这3支自旋波激发谱与波矢k成平方关系,系统的低温比热为C∝T1/2关系,其基态具有磁性长程序,这都不同于未掺杂的一维自旋1/2的反铁磁海森堡链模型系统.对系统磁性序的研究表明,T=0是相变点,Mermin-Wagner定理对于该系统成立.     

介观铁磁-量子点-超导系统的自旋电流的研究

本文应用南部-自旋空间的非平衡态格林函数方法推导了铁磁-量子点-超导系统的自旋电流公式,数值结果显示该系统具有单一自旋的隧穿共振峰,不同自旋的电流具有不同的反向导通阈值,是具有应用前景的自旋电子器件。     

均匀磁场作用下自旋二聚物V4+模型的热纠缠

研究了均匀磁场作用下自旋二聚物V4 模型的热纠缠,对于铁磁序和反铁磁序2种情况下热纠缠都存在.反铁磁序情况下,在各向异性参数等于0的时候纠缠消失,而对于铁磁序在整个各向异性参数变化范围内纠缠都存在.给出了纠缠度与各向异性参数、外加磁场和温度的依赖关系.     

铁磁薄膜的非局域磁化率张量和自旋波共振

基于具有表面磁各向异性的海森堡模型,运用格林函数方法研究了铁磁薄膜的磁化率张量和自旋波共振,证明了在一方向上失去平移不变性的铁磁薄膜具有非局域磁化率张量,采用非局域磁化率的表述方法推导出铁磁薄膜的表面各向异性与可被均匀微波磁场激发的自旋波模式的关系,给出了共振峰的位置和吸收强度的表达式,根据本文给出的理论公式,可用自旋波共振的实验方法测量铁磁体的表面各向异性.     

混合自旋反铁磁材料Y2BaNiO5的低激发谱

采用格林函数方法,在一维自旋为1的各向异性Heisenberg模型基础上,分析了Y2BaNiO5材料的低激发谱.得到了该材料链原子的自旋关联函数,计算了材料的低激发谱在不同交换各向异性因子下的性质.结果表明,完全一维自旋为1的反铁磁材料Y2BaNiO5的基态为完全无序自旋液体态,且其间耦合作用较弱,因而可作为一维链状来处理.     

反铁磁链中的自旋奇偶效应

在大自旋和强各向异性极限下,研究了拓扑相因子对双轴各向异性量子反铁磁链中宏观量子相干的影响.结果表明:有限温度下,在有限长度的量子反铁磁自旋链中,由于拓扑相因子的存在,简并Neel真空态之间隧穿幅的性质将取决于自旋是整数还是半整数.     

基于复阻尼模型等效的黏性阻尼模型时域计算方法

复阻尼模型的阻尼矩阵构造容易,仅依赖于材料损耗因子和结构刚度矩阵,但具有时域发散、非因果性等缺陷.从结构的固有特征恒定出发,推导了材料损耗因子与结构阻尼比的等效关系,进而得到与复阻尼模型等效的黏性阻尼模型.该阻尼模型不仅克服了复阻尼模型的缺陷,同时保留了复阻尼模型直接依赖材料损耗因子的便捷性.针对比例阻尼体系,依据材料损耗因子和结构振型阻尼比的关系,提出了基于复阻尼模型等效的黏性阻尼模型实振型叠加法.针对非比例阻尼体系,依据材料损耗因子和子结构振型阻尼比的关系,借助分块Rayleigh阻尼和状态空间法,提出了基于复阻尼模型等效的黏性阻尼模型复振型叠加法.通过算例分析验证了本文方法的可行性和正确性.     

铁磁颗粒膜自旋激发谱和热力学性质研究

求出了铁磁颗粒膜的自旋波激发谱和自旋极化激发谱随颗粒粒径和温度的变化规律，以及膜的磁化强度、磁化率、热容量．以（α-C：H）1-xCox颗粒膜为例作具体计算．结果表明：颗粒膜的自旋波激发谱的频率随颗粒粒径增大而减小，与温度无关；而颗粒膜的自旋极化激发谱与温度有关，表现出与铁磁块状晶体自旋波谱不同的变化特征．在零级近似下，由颗粒膜自旋波激发谱引起的磁化强度、热容量随温度变化规律与块状晶体相同，而一级近似下表现出颗粒膜与块状晶体的偏离．     

二维工s5ng反铁磁一反铁磁超晶格的磁性

本文用相关有效场理论讨论了二维I si ng反铁磁-反铁磁超晶格(AFAFS)在无外场时的临界温度与超晶格元胞厚度及超晶格中每一层的磁化强度与温度的依赖关系。并从超晶格的对称性出发讨论了反铁磁-反铁磁超晶格和铁磁-铁磁超晶格之间的异同。     

准一维磁性隧道结中的散粒噪声

基于自由电子近似,研究了铁磁金属/绝缘体/铁磁金属(FM/I/FM)隧道结中的散粒噪声.计算结果表明:不同自旋取向的电子Fano因子随绝缘体厚度的增大而增大;当绝缘体厚度较小时,上、下自旋电子的Fano因子随入射电子能量的增大缓慢减小,当绝缘体厚度较大且电子能量处于低能区时不同自旋方向的电子Fano因子相同,但在高能区上、下自旋电子Fano因子急剧减小且出现共振特性.此外,上、下自旋电子的Fano因子随两端铁磁体中分子场和磁矩夹角的变化表现出明显的分离特性.上、下自旋电子的Fano因子和隧穿电导随绝缘体厚度和入射电子能量的变化位相始终相反.     

介观环折持续电流与Berry相因子

本研究处于铁磁自旋波的非均匀磁场中介观环的持续电流及几何位相，求出了准粒子的激发谱及电荷流，讨论了相关了Ｂｅｒｒｙ相因子。     

介观环的持续电流与Berry相因子

本文研究处于铁磁自旋波的非均匀磁场中介观环的持续电流及几何位相，求出了准粒子的激发谱及电荷流，讨论了相关的Ｂｅｒｒｙ相因子。     

基于有机分子亚铁磁体棱型自旋链外场下的热力学性质研究

基于近来有机高分子亚铁磁体在试验上成功的合成，本文采用量子转移矩阵方法，研究一维反铁磁-铁磁自旋1／2棱型自旋链在外场条件下低温下的热力学性质．磁化强度在低温下随外场的变化出现台阶式的平台结构，并表现出三个临界外场值，反映了系统磁相互耦合作用与热力学波动间的相互竞争；同时磁化率在外场下呈现双峰结构，其来源于系统在外场下的能隙和长程序参量的变化．本文的数值结果表明该棱型链与自旋1-1／2海森堡链性质一致．     

声学界面自旋波与界面各向异性

考虑了外磁场，体和界面各向异性后，详细研究了铁磁或反铁磁层间耦合下自旋双链系统中的声学界面自旋波及其存在的充要条件，发现在适当的界面各向异性的条件下，该系统可以存在０，１或２个声学界面自旋波，其能量随铁磁层间耦合强度的增大而升高，却随反铁磁层间耦合强度的增大而降低。     

自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中的铁磁核涡旋

文章从理论上模拟了柱状光学箱势阱中准二维铁磁性凝聚体的一种新的拓扑激发-铁磁核涡旋。采用变分法得到了基态下铁磁核涡旋的数密度和自旋密度的空间分布,并给出了一个实验建议。对于其中出现的极化环,我们给出了一种合理的解释。     

键阻辍Ising系统的相图和临界行为

用Monte-Carlo方法研究了铁磁、反铁磁混合键下Ising系统的相图和临界行为。结果发现，该系统仅在极低反铁磁浓度下存在稳定的铁磁相，而且随着反铁磁键浓度的增加，其相界增厚；自旋关联涨落和相关临界指数与引起相变的互作用机制密切相关。     

铁磁/超导多层结构中的自旋三重配对

通过自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程研究了具有非共线界面磁矩的铁磁-超导-铁磁多层结构中的自旋三重配对,发现非共线磁矩可以在界面区域引起一个自旋倒易散射。该散射能够将超导体中的自旋单重对转化为铁磁体中自旋相同的三重对。当超导两侧铁磁体的磁矩结构对称时,自旋相同的三重对可以分别在超导和铁磁区域的局域态密度中引起一个尖锐的零能电导峰。当铁磁体的磁矩反对称时,两侧铁磁体之间将会发生交错Andreev反射并形成自旋单重对,从而在局域态密度的零能电导峰中心产生一个明显的凹陷。局域态密度的这些特征可以通过实验测量微分电导谱加以验证。     

尖晶石结构Li1.33Mn1.67O4的磁学性质

采用固相烧结法制备尖晶石结构Li_1.33Mn_1.67O₄样品. 不同磁场下的直流磁化率曲线、 磁滞回线和交流磁化率均表明该样品在低温呈团簇自旋玻璃态. 通过计算材料的几何失措因子, 可知掺杂非磁性Li离子破坏了失措的Kagome点阵, 从而诱导铁磁与反铁磁相互作用的竞争, 使体系呈自旋玻璃态. 