双交换模型和自旋玻璃的Monte Carlo方法研究

论文题目: 双交换模型和自旋玻璃的Monte Carlo方法研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 理论物理

作者: 张其黎

导师: 王孝群,赵宪庚

关键词: 锰酸盐,双交换,相分离,自旋玻璃,阻挫,算法,稀磁半导体

文献来源: 中国工程物理研究院

发表年度: 2005

论文摘要: 掺杂的锰氧化物,常称为锰酸盐,显示了“庞”磁阻效应,由于它潜在的应用价值和丰富的相图,最近几年已成为凝聚态物理研究的一个焦点。理论和实验研究显示它的基念由于强烈的相分离趋向而呈现非均匀性。本文第一部分应用在局域自旋反铁磁耦合背景下的双交换模型来定性解释在电子密度为0和1附近的隐定的反铁磁态和相分离。利用Monte Carlo方法计算了内能,电子密度作为化学势的函数,以及结构因子。根据这些物理量的信息得到了相图。还计算了不同相的热力学性质并详细研究了四分之一填充的低温性质。自旋玻璃材料的磁性质受到无序和阻挫的强烈影响。对于两类Archimedean格子,(3,12~2)和Kagome格子,在考虑最近邻Ising自旋对间的反铁磁耦合时,它们的结构已经导入了阻挫。本文的第二部分利用Wang-Landau Monte Carlo算法计算了这两种系统的内能,比热,自由能和熵。同时还计算了低温磁化强度和零场磁化率。最近,随着自旋电子学的发展,稀磁半导体由于在器件方面的潜在应用而引起了极大的关注。这种材料的动力学和输运性质受无序的影响很大。本文的第三部分讨论了单杂质能带自旋-费米格点模型,利用Monte Carlo方法计算了系统的态密度和光学电导。

论文目录:

摘要

Abstract

第一部分 Monte Carlo方法在双交换模型中的应用

第一章绪论

1.1 锰酸盐和庞磁阻效应

1.2 关于锰酸盐的理论

1.2.1 早期的研究

1.2.2 最近的理论

1.3 模型和参数

1.3.1 晶体场的影响

1.3.2 库仑作用

1.3.3 电子-声子耦合

1.3.4 跃迁积分

1.3.5 Heisenberg项

1.3.6 完整的哈密顿量

1.3.7 自由电子模型

1.3.8 单轨道模型

1.3.9 J_H=∞极限

1 3.10 参数估计

第二章 Monte Carlo模拟

2.1 Monte Carlo方法

2.1.1 抽样与积分

2.1.2 Metropolis算法

2.2 具体应用

第三章单轨道模型

3.1 经典局域自旋模型的相图

3.2 自旋非公度相和条纹相

3.3 量子局域自旋

3.4 长程库仑相互作用的影响

3.5 淬火无序的影响

3.6 J_(AF)的影响

3.6.1 Monte Carlo模拟

3.6.2 低温性质

第二部分自旋玻璃的Monte Carlo方法研究

第四章 Wang-Landau Monte Carlo方法

4.1 引言

4.2 Wang-Landau算法

第五章自旋玻璃

5.1 自旋玻璃态

5.2 阻挫和序参量

5.3 Archimedean格子的热力学和磁性质

5.3.1 两种Archimedean格子

5.3.2 数值结果

5.3.3 小结

第三部分稀磁半导体

第六章材料

第七章实验回顾

7.1 磁化强度

7.2 无序与杂质能带的存在

7.3 输运性质的测量

7.3.1 反常霍尔效应

7.3.2 电阻

7.3.3 金属-绝缘体转变

7.3.4 负磁阻

7.3.5 载流子密度

第八章理论方法

8.1 RKKY方法

8.2 自旋波方法

8.3 杂质能带模型

8.4 其它方法

8.5 居里温度的比较

第九章杂质能带模型的MC方法研究

9.1 哈密顿量

9.2 Monte Carlo方法

9.3 物理量

9.4 态密度

9.5 光学电导

总结和展望

致谢

博士阶段完成的论文

发布时间: 2005-10-21

参考文献

[1].3d金属三元氮化物ANM3（M=Cr,Co）的制备与物性研究[D]. 祖琳.中国科学技术大学2017
[2].铈基磷族化合物中磁性和近藤效应的研究[D]. 罗永康.浙江大学2013
[3].无序系统中交换偏置效应的研究[D]. 詹晓芝.华南理工大学2014

双交换模型和自旋玻璃的Monte Carlo方法研究

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