论文摘要
近些年来,二维XY模型的研究吸引了众多研究者的兴趣。二维经典的受挫XY模型的基态典型地存在连续的和分离的两种简并。这种模型不仅能描述超流系统,还能描述Josephson连接超导阵列。已经发现,该模型的内在对称性与两种手征有序相关,对应的两种相变分别是手征的Kosterliz-Thouless（KT）相变和Ising相变。然而,两种序参数间的纠缠使问题的分析变得复杂。众所周知,由Dzyaloshinskii和Moriya引入的反对称DM作用是超交换作用和自旋-轨道耦合作用的联合体,具有手征性并与自旋-轨道耦合成线性,与磁无序效应相联系。各向异性自旋相互作用的出现,导致了系统大量丰富的相变行为。对于复杂系统来说,Monte Carlo模拟是一种强有力的计算工具。探索效率高速度快的新算法是Monte Carlo模拟的前沿之一。本文我们提出了一种新的复合算法,充分利用Metropolis算法和Swendsen-Wang团簇算法的优势。应用新算法,系统地模拟研究了具有手征Dzyaloshinskii -Moriya（DM）作用的XY模型的热力学性质、相变、临界现象以及自旋动力学关联函数。我们发现随着DM作用强度的改变,手征序和铁磁序存在着新的竞争。当DM作用较弱时,系统的临界温度随DM作用强度的增加略有降低,磁化强度随温度的变化在低温区呈现新的平台特性,系统具有很好的铁磁性。当DM作用较强时,临界温度随DM作用强度增加而增加,磁化强度的平台特性消失,随着DM作用强度的增加,系统的磁化强度进一步减小,甚至低于高温磁化强度的值,表明强的手征序抑制系统的铁磁性,系统更稳定。我们利用复合算法和经典Metropolis算法分别研究了手征XY模型的自旋动力学关联函数,结果表明,复合算法的计算速度约为Metropolis算法的四倍。提出了DM作用激发涡旋态的新机制,解释在强DM区间磁化强度平台特性消失的原因,及铁磁序被抑制的根源。为此,我们研究了四方格子和三角格子的手征序及自旋位形图。发现自旋位形在垂直于晶格对角线的方向,涡旋态展现出周期性。周期与DM强度有关。DM作用越强,周期越短。手征序参数随着温度的变化具有较好的平台特性,随着DM强度的增加,手征序参数的值增加。因此抑制了铁磁序。采用Binder累积方法研究了手征系统的临界性质,通过计算不同晶格尺寸系统的累积量随温度的变化曲线,发现无DM相互作用时,系统的临界温度TC≈0.92。在KT相变区间,系统的温度临界指数η=1/4满足标度关系。发现在弱DM作用区间,临界温度随DM作用强度增加而降低的规律。自旋动力学研究表明温度不是太低时,涡旋态和自旋波激发共存。当DM强度较弱时,系统的热导主要贡献来自于自旋波激发。热导由比热和动力学驰豫时间确定。在共存区间,KT相变与自旋玻璃理论具有关联。临界温度正比于DM强度。在低温量子区间,我们利用非平衡格林函数的方法,微观推导了一种量子热导的Landauer-Buttiker（LB）公式,提出了描述极冷非线性介电原子链的理论模型,并研究了低激发模的量子热导。我们发现:由于新的准粒子激发,热导发生展示了奇异的相变行为。理论的预言很好地解释了热导测量中的热导量子非整数效应。
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- [1].碳纳米管交流输运特性研究[J]. 南京邮电大学学报(自然科学版) 2013(02)