铁磁体、反铁磁体和亚铁磁体自发磁化

论文摘要

目前，凝聚态物理研究的许多重要的领域集中在低维量子自旋系统，特别是对海森堡自旋链的研究。海森堡自旋系统在低温下呈现出许多有趣的现象。自1987年高温铜化物超导体被发现以来，物理学界掀起了探索量子磁性的热潮，实验上相继发现了许多实际材料，这些材料的性质可以用海森堡模型给予理论分析和预测，所以对海森堡模型的研究有助于我们对高温超导机制的认识。我们知道，在临界温度以下，由于交换作用的不同导致磁序的不同，在磁性系统中主要有三种不同的磁序：铁磁序、反铁磁序、亚铁磁序。铁磁序是自旋平行排列的，反铁磁序是自旋反平行排列的，亚铁磁序也是自旋反平行排列的，但磁矩大小不同。本文先通过采用霍尔斯坦-普里马可夫变换（简称H-P变换）、自旋波、格林函数、波可留波夫变换等方法，分别对不同自旋体系的自发磁化进行讨论，得出重要物理量如：磁化强度、磁化率、关联函数、自旋波谱等。在外磁场中对铁磁体、反铁磁体、亚铁磁体的自旋波谱统一进行讨论，计算了出亚铁磁体的临界磁场，并且将所得结果与Aderson的理论分析和Haldane的预言相比较，结果符合得很好。由于自旋的磁激发机制非常复杂，目前还没有完整的理论对它进行解释，文从磁矩的排列方面简要解释自发磁化的不同，以便今后在这个研究基础上进一步研究自发磁化及其机制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 序言
• 第一节 海森堡交换作用模型
• 第二节 海森堡自旋系统自发磁化研究的意义
• 第三节 本文研究的出发点和方法
• 第四节 本文的结构与安排
• 第二章 主要的物理量和理论方法
• 第一节主要的物理量和序参数
• 2.1.1 基态能量
• 2.1.2 自旋能隙
• 2.1.3 自旋关联函数
• 2.1.4 关联长度
• 2.1.5 总自旋
• 第二节 主要的理论方法
• 2.2.1 自旋波理论
• 2.2.2 格林函数方法
• 2.2.3 霍耳斯坦-普利马科夫二次量子化方法
• 第三章 铁磁和反铁磁系统自发磁化研究
• 第一节 无外磁场下铁磁体的自发磁化
• 3.1.1 铁磁体的自发磁化波谱
• 3.1.2 铁磁晶体的统计理论
• 第二节 在外磁场下铁磁体的自发磁化
• 3.2.1 自旋系统哈密顿量的二次量子化表示
• 3.2.2 自旋波谱的计算
• 3.2.3 磁化强度和磁化率的计算
• 第三节 无外磁场下反铁磁体的自发磁化
• 第四章 在外磁场中对铁磁体、反铁磁体、亚铁磁体的自旋波谱的讨论
• 第一节 理论与计算
• 4.1.1 在外磁下研究铁磁体的自旋波谱
• 4.1.2 在外磁场下:计算反铁磁体、铁氧体的频谱
• 第二节 分析与讨论
• 第五章 对自发磁化的初步探索
• 第一节 研究现状和成果
• 第二节 对磁激发机制的探索
• 第三节 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表论文