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多层多子格薄膜材料的物性研究

作　者: 马奔
导　师: 姜伟
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 磁性薄膜材料相关有效场理论表面效应相变温度补偿温度
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

由于磁性薄膜材料的尺寸小,界面和表面所占的比例大,使得其性能较传统的块体材料有更加明显的优势,因此研究磁性多层膜的表面效应具有很大的意义。本文利用横向Ising模型,在相关有效场理论框架下详细的研究了蜂窝晶格与正方晶格磁性多层膜表面交换作用和表面横场对磁学和热力学性质的影响。在一定的参数下,蜂窝晶格的磁矩曲线形状出现了新的类型,即在磁矩曲线上存在了两个补偿点;薄膜厚度N对于饱和磁矩有重要影响,在特定参数下对应某一N值会出现饱和磁矩为零的现象;表面交换作用和表面横场也影响磁矩的变化。初始磁化率在低于相变温度时出现两个极值,在相变点处存在奇异现象。厚度N对相变温度的影响使得表面层内交换作用存在一个临界值J_sc,小于（大于）该临界值时系统相变温度随N的增加而减小（增加）;表面交换作用的增强使得薄膜的相变温度增大;而表面横场的增大使得薄膜的相变温度减小,最后趋于平缓。在一定参数范围内,改变参数的取值可以使系统出现一个、两个甚至三个补偿点。低于相变温度时,内能随温度的增大而迅速增加,高于相变温度时内能随温度增大而缓慢增加;低温下的N对内能有显著影响;表面参数的增强使内能减小。研究薄膜比热时,发现在相应块体材料的相变温度T_c^bulk附近会出现极值现象,而N=3时不会出现此类极值,在相变点处比热迅速减小出现奇异现象,这是典型的二级相变特点;比热在表面层内交换作用取临界值J_sc时在相变点处形成尖峰。在所选参数与蜂窝晶格相同情况下,正方晶格中磁矩没有出现补偿温度,相变温度的变化规律与蜂窝晶格类似,但是正方晶格的相变温度比蜂窝晶格的高;厚度N也使表面层内交换作用存在一个临界值J_sc^′,但比蜂窝晶格的临界值大;正方晶格在一定参数下会出现一个或两个补偿点,没有发现三个补偿点;内能和比热随温度的变化规律在定性上与蜂窝晶格类似,比热出现奇异现象的温度高于蜂窝晶格。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 磁性薄膜材料的简介  10-12
    1.1.1 磁性薄膜的分类  10-11
    1.1.2 磁性薄膜材料的发展前景  11-12
  1.2 Ising模型的发展及其应用  12
  1.3 选题背景及研究内容  12-14
    1.3.1 选题背景  12-13
    1.3.2 研究内容  13-14
第二章蜂窝晶格多层膜材料的物理性质  14-47
  2.1 蜂窝晶格多层膜的相关有效场理论  14-21
    2.1.1 哈密顿量  14-15
    2.1.2 相关有效场理论在多层膜材料上的应用  15-21
  2.2 磁矩和磁化率  21-31
    2.2.1 磁矩和磁化率的公式  21-23
    2.2.2 薄膜的厚度对磁矩的影响  23-25
    2.2.3 表面交换作用和表面横场对磁矩和磁化率的影响  25-31
  2.3 相变温度和补偿温度  31-41
    2.3.1 相变温度和补偿温度公式  31-33
    2.3.2 薄膜的厚度对相变温度的影响  33-34
    2.3.3 表面层内交换作用J_s 对T_c 和T_(comp) 的影响  34-38
    2.3.4 表面层间交换作用及表面横场对T_c 和T_(comp) 的影响  38-41
  2.4 内能和比热  41-47
    2.4.1 内能及比热公式  41-42
    2.4.2 薄膜的厚度对内能和比热的影响  42-44
    2.4.3 表面交换作用和表面横场对内能和比热的影响  44-47
第三章正方晶格多层膜材料的物理性质  47-65
  3.1 正方晶格多层膜的相关有效场理论  47-54
    3.1.1 哈密顿量  47-48
    3.1.2 磁矩公式  48-50
    3.1.3 晶格结构对磁矩的影响  50-51
    3.1.4 表面交换作用和表面横场对磁矩的影响  51-54
  3.2 相变温度和补偿温度  54-61
    3.2.1 薄膜厚度对相变温度的影响  54-55
    3.2.2 表面交换作用和表面横场对T_c 和T_(comp) 的影响  55-61
  3.3 内能和比热  61-65
    3.3.1 内能和比热公式  61
    3.3.2 表面交换作用和表面横场对内能和比热的影响  61-65
第四章结论  65-67
参考文献  67-70
在学研究成果  70-71
致谢  71

多层多子格薄膜材料的物性研究

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