以磁振子—声子相互作用研究海森堡系统的集体激发与因瓦效应动力学

论文题目: 以磁振子—声子相互作用研究海森堡系统的集体激发与因瓦效应动力学

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料物理与化学

作者: 成泰民

导师: 鲜于泽

关键词: 磁振子声子相互作用,因瓦效应,磁振子软化,磁振子谱线的增宽,磁振子寿命,光频支声子,横向声频支声子,纵向声频支声子,声子软化,声子硬化,声子衰减,松原格林函数,第一布里渊区

文献来源: 东北大学

发表年度: 2005

论文摘要: 钙钛矿锰氧化物的非弹性中子散射实验中发现了在低温下，晶带边界磁振子软化与磁振子谱线的增宽等现象。晶态因瓦合金如Fe65Ni35、Fe72Pt28和Fe70Mn30的非弹性中子散射实验中，发现在磁相变温度以下这些因瓦合金都有横向声频支声子的软化现象。但是没有发现纵向声频支声子的软化现象。上述这些现象都与磁有序物质集体激发有关。因此本文利用松原格林函数理论系统地研究了磁振子—声子耦合下的二维Heisenberg铁磁系统的磁振子激发与声子激发。从理论研究得出一些与实验现象相符的新见解。具体内容如下： 首先，利用任意幺正变换不改变系统的物理内容的指导思想下，对二体耦合形式的哈密顿量（?）k=A1ak+ak+A2bk+bk+（Bak+bk++B*akbk）+（Cak+bk+C*bk+ak）进行了对角化。得到的结果对各种形式的磁有序物质的简谐磁振子能量的求解具有通用性及易于程序化，并且这种幺正变换形式的对角化方法其物理思想清晰。 其次，为了确认对于钙钛矿铁磁材料的非弹性中子散射实验所揭示的在低温下，磁振子和光频支声子交叉时，发现磁振子谱线的增宽与软化开始的现象。利用晶格动力学求声子能量与其对应的极化向量时，都没有取长波近似，并且利用自旋动力学求简谐磁振子能量时，也没有取长波近似的情形下，系统地研究了磁振子—声子耦合对只考虑最近邻力常数的简单三角绝缘铁磁晶格、考虑到次近邻力常数的简单正方绝缘铁磁晶格、二维复式正方绝缘铁磁晶格的磁激发作用。结果表明： ①在第一布里渊区的主要对称点线上，随波矢（?）的增加磁振子软化越明显。并且离Γ点越远，磁振子软化越明显。即接近布里渊区边界，磁振子软化越强。 ②声频支声子对磁振子谱起极强烈的振荡，并且磁性离子的声频支声子起主要作用。 ③光频支声子—磁振子耦合对磁振子软化起主要作用。纵向光频支声子对磁振子软化起更大的作用。 ④非磁性离子对磁振子软化的作用比磁性离子对磁振子软化的作用更大。 ⑤磁性离子与非磁性离子的质量比越小，磁振子软化越明显。 ⑥磁振子—声子耦合越强，自旋劲度系数D越小，材料的德拜温度ΘD越小，都引起磁振子软化越强。ΘD小到某一临界值磁振子谱开始振荡。

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摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 格林函数理论的优点及磁性物理中的应用

1.1.1 格林函数理论的优点及发展过程

1.1.2 格林函数理论在磁性物理中的应甩

1.2 海森堡系统的磁振子—声子相互作用

1.2.1 磁振子—声子耦合模型的唯象解释

1.2.2 磁振子—声子耦合机制的应用及理论的发展

1.3 因瓦合金的反常现象及实验的发展过程

1.3.1 因瓦合金的发展简况

1.3.2 因瓦合金的物理特性

1.3.3 因瓦效应动力学发展历程

1.4 因瓦效应的理论解释

1.4.1 测量有关的唯象理论与Landou的相变理论下的解释

1.4.2 海森堡局域电子模型

1.4.3 巡游电子模型

1.4.4 Kim的声子带负磁矩理论

1.4.5 Wesselinowa的格林函数理论下的因瓦合金的自旋动力学

1.5 以磁振子—声子耦合研究海森堡系统的意义

1.6 本文的研究内容

参考文献

第二章 二体耦合形式哈密顿量的对角化

2.1 对角化方法

2.2 结果的应用

2.3 本章小结

参考文献

第三章 二维绝缘铁磁体的磁振子软化

3.1 磁振子—声子耦合模型及系统的哈密顿量

3.2 磁振子谱的重正化

3.3 二维三角绝缘铁磁体的磁振子软化

3.3.1 数值计算结果与讨论

3.4 二维正方绝缘铁磁体的磁振子软化

3.4.1 数值计算结果与讨论

3.5 本章小结

参考文献

第四章 二维绝缘铁磁体的磁振子寿命

4.1 磁振子衰减

4.1.1 T→0K时磁振子衰减

4.1.2 有限温度下的磁振子衰减

4.2 本章小结

参考文献

第五章 光频支声子对二维绝缘铁磁体磁激发的影响

5.1 间接交换作用下绝缘铁磁系统的磁振子—声子耦合模型

5.2 磁振子谱的重正化

5.3 数值计算结果与讨论

5.4 本章小结

参考文献

第六章 海森堡铁磁系统的声子激发与因瓦效应动力学

6.1 声子谱的重正化及衰减

6.2 声子色散曲线

6.2.1 横向声频支声子软化

6.2.2 纵向声频支声子硬化

6.3 声子的衰减

6.4 本章小结

参考文献

第七章 结论

7.1 二体耦合形式哈密顿量的对角化

7.2 磁振子—声子相互作用对二维海森堡铁磁系统的磁振子软化的的影响

7.3 磁振子—声子相互作用对二维海森堡铁磁系统的磁振子寿命的的影响

7.4 磁振子—声子相互作用对二维海森堡铁磁系统的声子激发的影响

附录Ⅰ

致谢

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作者简介

发布时间: 2006-11-15

参考文献

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• [4].低阻尼Co2MnSi薄膜的生长、结构、磁性和酞菁铜中多级阻变、记忆效应研究[D]. 乔士柱.山东大学2015
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• [6].过渡金属化合物的低温热传导与磁转变[D]. 赵志颖.中国科学技术大学2013
• [7].光晶格中旋量原子玻色—爱因斯坦凝聚体的非线性动力学行为研究[D]. 赵旭.华东师范大学2011

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