导读:本文包含了自旋阻挫论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:量子蒙特卡罗方法,蠕虫算法,阻挫自旋系统,量子自旋冰
自旋阻挫论文文献综述
黄春炯[1]（2019）在《烧绿石晶格上阻挫量子自旋系统的蒙特卡罗研究》一文中研究指出量子阻挫自旋系统在几何阻挫和量子涨落的共同影响下,往往会呈现出丰富而且新奇的物理性质。随着温度降低,系统可能会进入所谓的量子自旋液体相。从磁有序角度来看,热力学极限下量子自旋液体的结构因子在整个布里渊区都不存在发散的峰,说明它是一种磁无序的态。但这类磁无序的态和高温下顺磁态的磁无序又是完全不同的。在“无序”里隐藏着诸多丰富的物理,例如拓扑激发、规范结构等。量子自旋冰则是量子自旋液体中一类重要的成员。因其和冰的一种结构极其类似,故被称之为量子自旋“冰”。当前,量子自旋冰算是量子自旋液体大家庭中认识得相对比较全面的。但由于其终归是强关联系统,目前对其的研究仍在如火如荼地进行中。本文将会对量子自旋冰的动力学和静态性质进行蒙特卡罗模拟研究。量子自旋冰中的拓扑激发与传统磁体中的激发存在着本质性的差异。而能反映这些拓扑激发最直接的手段便是测量它们的能谱。因此我们借助大规模的量子蒙特卡罗模拟以及随机解析延拓方法,由动力学结构因子得到了烧绿石晶格上XXZ模型的量子自旋冰相中关于光子和自旋子对激发的定量能谱。在量子自旋冰温度区,从能谱中可以看到,光子的半宽非常大说明其衰变性很强。通过和理论计算对比,此时自旋子的行为就类似于一个相干准粒子。但由于自旋子和背景间存在相互作用,其跃迁强度需要被重整化。随着温度升高到经典自旋冰温度区,光子已经消失,但自旋子对的能谱仍保持着一定的相干性。随着继续升温,量子效应完全消失。实验上判断量子自旋冰的重要手段便是测量能谱,因此我们的定量结果将给未来实验上找寻这一新奇的物态提供有用的参考。烧绿石晶格上的XYZ模型存在于真实的量子磁性材料中,因而无论对于理论还是实验都是非常重要的。结合规范平均场理论和量子蒙特卡罗模拟我们确定了其部分参数空间的相图。我们发现对于无配对项存在时涌现的U(1)库仑液体相(量子自旋冰相)在配对项的作用下在很大参数范围依旧保持稳定。此外,数值上表明当存在弱的配对项时,随着跃迁强度的增大系统可能会从U(1)库仑液体相先短暂进入Z2自旋液体相。进一步增大跃迁强度,系统才最终进入有序相。不过当前的证据还不足以完全说明该问题,有待更细致的研究。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-10-31）
王巍[2]（2019）在《磁阻挫系统中自旋动力学的理论研究》一文中研究指出近年来,对磁阻挫系统的研究已成为凝聚态领域的研究热点,这是因为这些系统中的阻挫相互作用会造成很多新奇的量子相,比如量子自旋液体。量子自旋液体最早是由安德森提出,是一种高度纠缠的磁无序量子态。作为量子自旋液体的重要分支,Kitaev自旋液体起始于Kitaev提出的定义在蜂窝格子上严格可解的自旋1/2Kitaev模型。此模型具有依赖于化学键方向的自旋相互作用,从而造成强量子阻挫,进而诱导形成22自旋液体基态。最近,α-RuCl3作为一种最有可能实现Kitaev自旋液体的材料引起了广泛的关注。它是一种由晶体场、自旋轨道耦合以及库伦作用相互合作导致的Mott绝缘体材料,在其中可以产生实现Kitaev自旋液体所需要的交换相互作用。因此研究α-RuCl3的低能物理对量子自旋液体的研究具有非常重要意义。另一方面,分数化激发是量子自旋液体的一重要特性,而且对于自旋阻挫系统中的磁有序态,最近实验发现在高能部分也可能存在分数化激发。因此,从理论上研究自旋阻挫系统中的自旋激发谱不仅对于寻找量子自旋液体而且对于全面理解磁阻挫系统的自旋动力学都具有重要的意义。本论文在第一部分首先综述了不同机制诱导的各种绝缘体,接着回顾了由阻挫和量子涨落引起的各种自旋液体,最后介绍了相关实验测量手段。在第二部分,本文详细介绍了我们的研究方法和理论模型。在第叁、四部分,本文分别针对实际材料α-RuCl3和正方格子反铁磁J1-J2海森堡模型进行了自旋动力学研究:1.我们将从微观电子模型出发推导出α-RuCl3低能有效交换模型,进而利用线性自旋波理论方法研究此材料的自旋波激发。磁性离子Ru3+中的价电子具有4d5构型,其中d轨道在八面体型晶体场下劈裂形成了eg和t2g轨道。然后在自旋轨道耦合作用下低能的t2g5态劈裂为低能的有效自旋1/2的Kramers对和高能四重态。在以前研究中有效交换模型都是从t2g轨道模型出发得到的,并没有具体考虑eg轨道对低能行为的影响。最近实验又发现eg和t2g轨道间能隙跟库伦相互作用能具有相同的数量级大小,因此我们将包含所有d轨道的五轨道模型作为出发点。首先,我们从基于第一性原理方法计算的能带结构,得到五轨道紧束缚模型。然后从微扰理论出发,在强库伦作用极限下我们通过将五轨道Hubbard模型投影到最低能的Kramers对上推导出了有效赝自旋为1/2的交换模型。经分析有效交换作用,我们发现了有效交换模型能进一步简化为K-Γ模型,其中包含铁磁型的最近邻Kitaev相互作用(K)和最近邻的非对角交换相互作用项(r)。最后,与中子散射实验组合作,利用线性自旋波理论,我们发现由K-r模型计算的自旋激发谱能很好描述非弹性中子散射测量的激发谱,从而确认在α-RuCl3中存在较强的Kitaev磁交换作用。2.利用集团微扰方法和变分蒙特卡洛方法,我们研究了定义在正方格子上自旋为1/2的反铁磁型J1-J2海森堡模型的自旋动力学。随着J2增大,自旋阻挫先增强再减弱,从而导致基态从尼尔反铁磁相进入量子无序态最后进入的条纹磁序相。在尼尔反铁磁相(J2/J1<0.4),我们发现磁振子激发的高能区的(π,0)点附近存在和中子散射实验结果一致的连续谱。在强阻挫J2=0.5J1附近,全部自旋激发都变成非常宽的连续谱,而且与反铁磁基态密切相关的Goldstone激发模式也消失了,表明系统进入了一个磁无序的量子相。在条纹磁序相(J2/J1>0.6),磁振子激发的高能区也存在和尼尔相类似的连续谱,但是连续谱出现在(π/2,π/2)点附近。我们进一步借助变分蒙特卡洛和平均场方法的分析确定了中间磁无序的量子相是一个Z2量子自旋液体,而且两个磁有序相中自旋激发的高能连续谱来自于自旋激发的分数化,即自旋子激发的解禁闭,并且我们解释了两个磁有序相的分数化激发会出现在不同的动量点。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-01）
刘正鑫,吴根,王孝群[3]（2019）在《量子自旋阻挫体系与量子自旋液体》一文中研究指出量子自旋液体是量子磁性系统中的新型物质形态,一般认为这种新物态源于阻挫相互作用。由于强烈的量子涨落导致基态呈磁无序状态,其低能激发不是通常的自旋波,而是分数化的自旋子和演生的规范涨落。经过几十年的积累,量子自旋液体在分类理论、数值计算和材料合成、物性测量等方面取得了丰富的成果。在国内,实验方面在叁角晶格上的自旋轨道耦合材料YbMgGaO_4、笼目晶格上的材料ZnCu_3(OH)_6FBr和ZnCu_3(OH)_6FCl、六角晶格上的Kitaev材料α-RuCl_3等阻挫系统的研究中取得突破性进展,部分达到国际领先水平;理论方面,在计算笼目格子海森堡模型的基态、刻画具有自旋轨道耦合的阻挫模型的相图、构造非对易自旋液体模型、建立自旋液体低能有效理论等方面也取得重要进展。由于强关联系统的复杂性,自旋液体领域仍然有很多重大问题尚未完全解决。另一方面,鉴于这一领域的重要性,我们需要集聚力量、协同合作,在材料、实验和理论上取得新的突破,推进相关领域的持续性发展。(本文来源于《中国基础科学》期刊2019年01期）
宋继越[4]（2018）在《自旋阻挫钴基氧化物Ca_3Co_2O_6磁性及相关性质研究》一文中研究指出自旋阻挫材料内部一般存在各种相互作用的竞争关系,导致其基态高度简并,一个微小的扰动,比如热扰动、磁场或化学组分变化等,都会使材料的性质发生很大的变化。准一维链状材料Ca3Co2O6及双钙钛矿结构材料A2CoMnO6(A=稀土元素)是两类典型的自旋阻挫材料,表现出自旋密度波、自旋玻璃、磁化台阶等丰富的物理现象。本论文选取Ca3Co2O6及A2CoMnO6等自旋阻挫材料为研究对象,系统地研究了其结构、磁性、电输运和热输运等性质,通过对其磁性演变规律、电输运和磁性间关联的探索研究,加深了对自旋阻挫材料性质的理解,以期为新型阻挫材料的设计提供实验参考。本论文的主要内容如下:(1).通过Ca位稀土元素掺杂实现了对Ca3Co2O6中磁交换相互作用的有效调控。研究发现随着Sm掺杂量的增加,Ca3Co2O6中Co-O链内的磁交换关联常数J逐渐减小,当掺杂量达到x = 0.5时,材料的磁交换作用由铁磁交换作用为主转变为反铁磁交换作用为主,并在低温区出现一个新的反铁磁转变。Ca位Dy掺杂也可以使材料中的铁磁交换作用减弱,但低温区没有Sm掺杂样品中类似的磁转变现象出现,当Dy掺量达到x = 0.4时,材料中的长程磁转变被抑制。(2).Ca3Co2O6中的磁化台阶现象研究:我们采用助溶剂法生长了 Ca3Co2O6单晶样品,系统地研究了材料中的磁化台阶现象,发现该材料中的磁化台阶具有很强的磁历史效应,磁化台阶的性质与材料冷却过程中所加磁场的性质密切相关。我们还发现适当的Co位Cu元素掺杂可有效抑制材料中的磁化台阶。此外,Ca3Co2O6中适当Cu2+离子的引入,还可以提高材料的载流子浓度,降低材料的电阻率。并且Cu2+掺杂还可使一部分Co3+离子转变为Co4+,提高自旋熵,使得材料的热电势有所增加,进而优化了其热电性能。掺杂量为x = 0.6样品的室温热电优值是未掺杂样品的近60倍。(3).Ca3Co2O6中载流子类型的调控研究:我们分别通过Pb对Ca和F对O的部分替代,成功实现了 Ca3Co2O6中载流子类型的调控,发现适当的Pb或F元素掺杂可使材料的导电类型逐渐由p型转变为n型。此外,我们还通过XPS表征分析,确定了无论是Pb掺杂还是F掺杂都可使材料中的部分Co3+离子转变为Co2+,从而导致Co-O链内的铁磁相互作用减弱。Pb掺杂可使材料的颗粒尺寸明显变大,有效提高样品的致密度,降低材料的电阻率。而F掺杂对样品的热电势影响较大,适当的F掺杂可使材料的热电势从752.7 μV·K-1(x=0.2)变化到-333.1μV·K-1(x = 0.4)。(4).我们通过固相反应法合成了 Y2Co1-xMn1+xO6和La2CoIrO6样品,系统研究了其结构、磁性、电输运及介电性质。结果表明,Y2Co1-xMn1+xO6的磁相互作用和磁化台阶性质与材料的化学组分密切相关,随着Mn含量的增加,样品的铁磁相互作用逐渐减弱,并且磁化台阶现象逐渐被抑制。和Y2Co1-xMn1+xO6相比,La2CoIrO6表现出更加丰富的磁性质,随温度的降低,La2CoIrO6除了在90K附近有一个顺磁-铁磁磁相变外,在更低温区还存在另一个明显的再入自旋玻璃磁行为。此外,我们还发现La2CoIrO6在低温区存在介电弛豫和磁介电耦合现象。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2018-05-01）
王浩羽,廖艳华[5]（2017）在《几何阻挫对自旋叁角形格点的磁化与自旋关联的影响》一文中研究指出利用反铁磁叁角形伊辛模型,引入热力学配分函数,研究了几何阻挫对自旋叁角形格点的磁化与自旋关联的影响。研究表明:由于外加磁场和格点间交换强度之间的竞争,磁场在磁化叁角形格点时产生磁化台阶,且此台阶的长度与交换强度大小有关;同时,几何阻挫能减弱格点间的自旋关联强度,使叁角形格点在强交换强度的影响下仍然呈现铁磁与反铁磁的混合态。这与一维线性格点有较大不同。(本文来源于《湖北理工学院学报》期刊2017年06期）
曹宇[6]（2017）在《S=1含反铁磁阻挫的近邻铁磁自旋模型的基态相图研究》一文中研究指出强关联系统是凝聚态物理的重要研究领域之一。一般来说,相比于高维的强关联系统,低维强关联系统更易出现新奇的物理现象。阻挫、量子涨落等因素的存在都会给低维强关联系统的研究带来重重困难。含阻挫的海森堡模型一直是低维强关联方向的研究热点。实验中的不少合成材料可以借助该简化模型进行解释。目前处理一维或准一维强关联系统比较有效的方法有:严格对角化、量子蒙特卡洛和密度矩阵重整化群等。用严格对角化方法和密度矩阵重整化群方法,作者研究了自旋S=1的含反铁磁阻挫的近邻铁磁自旋模型的基态性质,主要围绕手征相和非公度态展开。论文分五章。第一章介绍自旋S=1/2的含反铁磁阻挫的近邻铁磁自旋模型的研究现状,S=1的铁磁自旋链的相关实验结果,和几个不同自旋模型中关于非公度态(incommens urate state)的研究结果。第二章介绍数值计算方法、ALPS(Algorithms and Libraries for Physics Simulations)软件及其使用方法以及本研究工作中计算所用的主要物理量。第叁章报道各向同性的S=1含反铁磁阻挫的近邻铁磁自旋模型的研究结果。主要根据基态能的计算结果、自旋关联的行为以及手征序参数的计算,给出了相区间的划分。当阻挫0<α≤0.25时,体系处于铁磁相中。当0.25<α<0.4时,体系在手征相中,自旋关联表现出具有较大关联长度的余弦函数调制的非公度振荡行为,且在该参数区域中手征序参数有非零的值。当0.4≤α<2时,体系处于短程非公度相(SRI)中,自旋关联表现出具有较短关联长度的非公度振荡行为。当α≥2时,等效zigzag梯子模型的链上反铁磁相互作用远大于链间铁磁相互作用,体系退化为两条反铁磁链,处于stripe-AF相中。第四章报道含各向异性的S=1含反铁磁阻挫的近邻铁磁自旋模型的研究结果。结合自旋关联函数的计算和手征序参数的计算,给出了在易面的各向异性强度(0≤△≤1)-阻挫强度α的参数空间的相图划分,结果表明主要分为以下叁个相:自旋液体相(spin-fluid)、手征相(chiral)和短程非公度相(SRO incommensurate)。在此叁个相中,自旋关联函数的特征各有其特征。在自旋液体相中,z轴关联函数和面内关联函数都符合幂次衰减规律;在手征相中,z轴关联函数表现出e指数衰减规律,面内关联函数表现出具有较大关联长度的余弦函数调制的非公度振荡行为;在短程非公度相中,面内自旋关联函数始终存在着非公度振荡行为但随距离衰减得较快;随着△增大,z轴自旋关联函数存在着由不振荡到振荡的过渡过程。通过对手征序参数的计算,确定了相图中存在手征相的参数区间。通过对短程非公度相中z轴自旋关联函数及其自旋结构因子的分析,确定了 disorder转变的临界点及Lifshitz转变的临界点。第五章为论文总结。(本文来源于《扬州大学》期刊2017-04-01）
黄远[7]（2016）在《阻挫自旋系统的第一性原理计算》一文中研究指出在一些反铁磁自旋系统中,由于存在激烈竞争的相互作用,在低温下不存在一个简单的经典构型可以同时满足所有的相互作用都处于最低能量,长程磁序的发展受到了强烈的抑制,因此在这些系统中会出现一些新奇的相和临界行为。本论文主要通过经典和量子蒙特卡洛方法对这些具有新奇相变和低温性质的自旋系统进行研究。首先,本文研究了在烧绿石(pyrochlore)晶格上SU(2)对称性的1/2自旋的反铁磁量子海森堡模型的低温性质,并在这一阻挫量子自旋系统中发现了自旋冰状态。本工作中采用的研究方法是基于费曼图展开的图形蒙特卡洛方法,并采用了粗化图形技术对图形进行了部分求和,这个第一性原理的数值计算方法在温度低至T/J=1/6为止都有很好的收敛性。我们在低温下的静态结构因子中发现了自旋冰态的一个明显的标志——领结形图案和特殊的准奇异点：通过对比量子海森堡模型,经典海森堡模型和经典伊辛模型在同一晶格上的静态结构因子函数,我们发现了非常精确的量子-经典模型对应关系；同时,我们通过数值解析延拓方法获得了实频率动力学结构因子,并从中发现了自旋子的耗散动力学能谱,这与自旋冰态中的激发子性质相一致。然后,本文研究了反铁磁Potts模型在一些叁角面晶格上的相变性质,并发现在其中一个子晶格的配位数为4的欧拉平面叁角面晶格上,反铁磁4态Potts模型具有有限温的连续相变.进一步预测了该相变的普适类。我们分别用转移矩阵方法和蒙特卡洛方法对这类晶格中的两个例子,union jack晶格和bisected hexagonal晶格,进行了数值模拟,数值结果证实了有限温相变的存在。更进一步,我们构造了一系列叁角面和四边形面晶格,并发现在这类晶格上对于任意大的q值,反铁磁Potts模型都存在有限温相变。在这类欧拉叁角面晶格上的低温有序态在晶格的一类子晶格上发展出了磁序,而在其他格点上无序,这一相变的机制被解释为由于固定一个子晶格上自旋的取值后可以使其他子晶格上的自旋构型获得更大的熵,因此系统会在熵的驱动下选择部分有序态而不是完全无序,这与普通热力学系统中由温度驱动的相变有很大不同。这一结果同样通过转移矩阵和蒙特卡洛方法得到了数值上的证实。最后,本文研究了Ashkin-Teller模型的一个特殊的无穷大相互作用极限下的相变性质,并展示了Hintermann-Merlini-Baxter-Wu模型(Baxter-Wu模型在欧拉叁角面晶格上的推广)与这一AT模型的映射关系。本章给出了Hintermann-Merlini-Baxter-Wu模型与几类AT模型间的映射关系,其中包括了标准的Ashkin-Teller模型,混合Ashkin-Teller模型以及无穷大相互作用极限下的AT模型。最后,我们得到了无穷相互作用极限下的反铁磁Ashkin-Teller模型在正方晶格,叁角晶格,六角晶格,以及kagome晶格上的相图。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2016-10-01）
李淑娟[8]（2016）在《自旋阻挫材料R_2Ti_2O_7单晶的低温热传导》一文中研究指出在凝聚态物理领域,自旋阻挫材料的研究一直以来都是一个重要的课题。几何阻挫的存在使得这类材料具有高度简并的基态,而很难进入常规的磁长程有序态,其中的自旋涨落在很低的温度下仍存留,也因此导致了许多新奇的磁基态性质,如自旋液体,自旋冰等。而备受关注的量子自旋冰态,被认为是一种自旋阻挫的强关联体系,存在量子磁单极子的特殊元激发。本文中我们详细研究了烧绿石结构R_2Ti_2O_7 (R= Dy,Yb,Tb)的自旋阻挫材料。针对这些材料中存在的自旋涨落及磁激发等,我们进行了低温热输运性质的测量,在低温时这些体系中对声子的散射主要来自于其中的磁涨落以及磁激发准粒子,热导率的结果能够很好的反应这些材料的基态性质,有助于我们理解自旋阻挫材料的磁基态性质。第一章介绍了烧绿石晶格结构中的几何阻挫效应,概述了稀土钛氧化物材料中存在的丰富基态性质,并详细介绍了自旋冰材料Dy_2Ti_2O_7,表现出自旋液体基态的Tb_2Ti_2O_7,以及低温下存在量子相变的Yb_2Ti_2O_7的研究进展,最后指出了这些体系中目前仍待研究的一些问题。第二章主要研究了自旋冰材料Dy_2Ti_2O_7在低温时的不可逆热导率行为以及弛豫现象。κ(H)的回滞与弛豫效应密切相关,并且H//[111]的机制与[110]及[100]方向中有所不同。磁场抑制磁单极子导热的说法并不能完全解释热导率在低场中的减小;此外,热导率在高场下(> 7 T)仍然存在于磁场强烈的依赖关系,这种情况在早期的工作中并没有发现。结果表明,Dy_2Ti_2O_7中热导率是纯声子的,磁单极子即使参与导热也并不占主导地位,低温下的慢自旋动力学过程是热导率不可逆性以及弛豫行为的来源。第叁章主要介绍了量子自旋冰Yb_2Ti_2O_7的单晶生长和极低温热输运性质。我们在Yb_2Ti_2O_7的κ(T)曲线上在200 mK观察到了对应量子相变的扭折,在量子相变点以上附近温区,存在量子磁单极子对热导率的贡献,热导率在磁场中的表现主要归因于自旋在磁场中被极化后抑制了自旋涨落。此外κ(H)曲线在磁场诱导的磁转变处表现出尖锐的低谷行为。令人费解的是在高场时的κ( 仍未恢复户关系,表明在高场中仍存在着某种微观机制影响热导率。第四章主要介绍了非磁性Zr掺杂的Tb_2Ti_2O_7的单晶生长及物性研究。我们利用光学浮区炉生长了 Zr掺杂的Tb_2Ti_(2-x)Zr_xO_7 = 0.02,0.1,0.4)单晶,并进行了磁性质,比热以及低温热输运性质的测量。我们发现掺杂样品的磁化性质在低温下表现出明显的磁各向异性,对比热结果的拟合表明Zr4+离子的掺杂会导致Tb_2Ti_2O_7的基态能级进一步劈裂,热导率的结果表明Zr4+的掺杂减弱了磁性离子间的关联作用,并压制了体系中的自旋涨落。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2016-05-09）
韩慧[9]（2015）在《铱基化合物中的自旋轨道耦合和自旋阻挫效应研究》一文中研究指出在强关联电子体系中,电荷、轨道、自旋、晶格等自由度之间的相互作用一直是研究的热点。这些自由度之间的竞争和平衡产生了复杂新奇的物理现象,如超导现象、量子相变、自旋有序、拓扑相变、金属绝缘转变等。这些丰富的物理现象来源于不同的有序态或量子涨落之间的竞争和耦合。在这些复杂的相互作用中,自旋轨道耦合效应引起了广泛关注。该效应一般在重原子中表现明显,自旋轨道耦合会产生一些特殊的物理现象,如轨道磁有序、拓扑有序态、自旋轨道Mott绝缘体等。因此有着较大自旋轨道耦合作用和不可忽略的电子电子相关作用的具有5d外层电子结构的过渡金属构成的材料体系成为研究重点。铱基化合物中的自旋轨道耦合是广泛存在的。一般认为,铱基化合物中的物理性质主要是由Ir4+离子决定的。Ir4+离子的外层具有5d5电子构型,5d轨道电子的波函数有着更广的空间延展性,受到的晶体场劈裂能的作用更大,轨道简并更容易被解除,同时在Jahn-Teller效应的作用下能级简并度进一步解除。所以,对于铱基化合物的深入研究,可以更好的解释各种奇异的物理现象,探索其现象产生的机制,丰富人们对凝聚态物质,特别是强关联电子行为和自旋轨道祸合的认识。在本论文中,我们选取了两种不同结构类型的铱基化合物,对其中的自旋轨道耦合和阻挫效应进行研究与探索,取得了以下主要研究成果：1.尖晶石结构的CuIr2S4具有轨道诱导Peierls相变(Orbitally-induced Peierls),并且伴随有结构和自旋的二聚变化等奇特的性质。我们通过对A位Cu位进行替代,研究了碱金属掺杂对轨道Peierls相变的影响。发现随着Na元素掺杂量的增加,升温的相变温度逐渐提高,降温的相变温度逐渐降低,从而使得相变展宽,但是平均相变温度几乎不变。并且Raman测试表明晶格没有发生畸变,推断相变展宽是由其他原因导致。进一步研究发现Na-S最外层电子形成杂化。这就使得系统中存在两种巡游电子：一种来自于金属Ir离子,另一种来自于Na和S杂化产生的巡游电子。相变过程中,Na和S杂化使得电子的巡游性增强,使得Ir4+发生自旋二聚与分解成自旋单态的这一过程被阻碍或延迟,相变需要更多的能量,从而使得相变展宽。由于参与相变的Ir4+的数目并没有改变,所以平均相变温度没有变化。另外相变的展宽也可能是由于存在的杂质或晶格缺陷造成的散射引起的。2.具有烧绿石结构的A2Ir2O7体系中存在较强的自旋轨道耦合效应以及复杂的磁学性质。A位元素的不同使得材料在电性和磁性上呈现出大幅度的跨越行为。我们选定A位为具有较强磁矩的Gd元素作为研究对象,通过电子顺磁共振(ESR)手段对Gd2Ir2O7材料的微观磁性进行研究,发现不仅在TC处发生磁性的转变,而且在低温区(-20K)出现一个新的磁相变,这在以往的研究中没有被发现。TC处的磁相变伴随着导电性从金属性到绝缘性的转变,相变温度以下区域的电阻率曲线可用可变程电子跃迁模型进行拟合。TC处的磁相变是由于Ir4+形成长程有序的all-in/all-out磁基态引起的。20K处的相变仅仅是一个磁相变,没有电阻机制的变化。TC、T*处的两个相变在较高磁场下都会被压制。我们认为T*处的相变是由顺磁性Gd3+的和f-d电子的相互作用之间竞争和平衡的结果。(本文来源于《安徽大学》期刊2015-04-01）
齐岩[10]（2014）在《低维自旋阻挫系统的磁性和铁电性研究》一文中研究指出低维自旋阻挫系统由于其丰富的物理内涵以及有限温度下呈现的有趣热力学行为而受到了广泛的研究。作为新型功能材料的分子磁性材料和多铁性材料,其中的许多化合物都与自旋阻挫紧密联系,因此对这类化合物的研究不仅有利于对阻挫现象的理解而且对于实际材料的设计以及磁电器件开发应用有着重要的指导意义。本文采用传递矩阵解析法和蒙特卡罗模拟针对典型的低维自旋阻挫化合物的磁性和铁电性进行了研究,并与相关的实验结果进行了定性比较,论文主要内容如下：1.针对自旋梯结构分子磁性材料,建立了含有次近邻交换作用和单离子各向异性的混自旋伊辛自旋梯模型,利用传递矩阵方法对该模型进行了严格求解。研究了全反铁磁耦合阻挫情况下,系统的基态相图、低温磁化行为以及热力学性质。结果表明,自旋阻挫的存在能够增强系统低温下的反常磁熵变行为,有利于磁性材料的低温磁制冷。另外,对磁化率和磁比热的考察发现,当两种自旋的单离子各向异性异号时,零场下的磁化率和磁比热随温度的变化曲线会呈现出双峰结构,说明具有阻挫的低维自旋系统对温度的热涨落仍然比较敏感。2.对具有单自旋1/2以及混自旋(1/2,1)的阻挫钻石链体系,建立了伊辛-海森堡交替键模型,并采用传递矩阵方法对其进行了严格求解。结果表明,次近邻节点伊辛自旋存在反铁磁耦合时会增强系统的阻挫效应,丰富系统的基态相图,并且当海森堡自旋量子数从1/2变为1时,含有自旋纠缠的量子基态数目增加。同时还发现,对应不同本质属性的基态相变,系统的低温磁化曲线在临界场附近表现的行为不同。对混自旋钻石链的热力学性质研究发现,系统的零场磁比热随次近邻反铁磁耦合系数变化呈现丰富的双峰结构,并且在仅存海森堡自旋间相互作用时,这种双峰结构仍然存在,表明了双二次交换作用和单离子各向异性会引起海森堡自旋内部激烈的能量竞争。3.基于低维阻挫材料Ca3CoMnO6类化合物的特点,建立了含有近邻、次近邻交换作用以及磁声耦合项的一维弹性伊辛模型,利用传递矩阵方法严格求解了表征该类化合物的磁性和铁电性的物理量。结果表明,近邻自旋间的交换耦合无论为铁磁还是反铁磁,只有次近邻的反铁磁耦合接近或强于近邻自旋的磁耦合时,系统在基态才能表现为上上下下或上下下上自旋序,并且在外电场为零时,两种自旋序构型简并,因而宏观上不表现出电极化强度,施加外电场可以消除简并。另外,当近邻自旋间为反铁磁耦合时,在磁场的诱导下,基态相图呈现了丰富的自旋构型,出现了对应1/3磁化平台的上下上自旋构型。4.根据LiCu2O2化合物的磁性结构特点,基于45°倾斜椭圆螺旋序基态构型的假设,建立了具有交换各向异性和弱的链间相互作用的准一维阻挫海森堡模型,采用蒙特卡罗方法对表征LiCu2O2宏观磁电行为的物理量做了计算。结果表明：DM相互作用或自旋流模型在该化合物中仍然适用,梯子内部链间近邻自旋的交换耦合对基态螺旋序构型有显着地调制作用。当其为强的反铁磁耦合时,系统的低温自旋构型表现为完美的螺旋序,而相应地磁化强度、电极化强度、磁化率以及磁比热随温度的变化曲线与实验结果符合的最好。另外,对磁比热和自旋结构因子的研究发现,易平面交换各向异性对系统的磁有序相变有重要影响,它的大小决定了系统高温磁有序相变的存在与否以及低温螺旋序的主导地位。(本文来源于《东北大学》期刊2014-09-01）
自旋阻挫论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
近年来,对磁阻挫系统的研究已成为凝聚态领域的研究热点,这是因为这些系统中的阻挫相互作用会造成很多新奇的量子相,比如量子自旋液体。量子自旋液体最早是由安德森提出,是一种高度纠缠的磁无序量子态。作为量子自旋液体的重要分支,Kitaev自旋液体起始于Kitaev提出的定义在蜂窝格子上严格可解的自旋1/2Kitaev模型。此模型具有依赖于化学键方向的自旋相互作用,从而造成强量子阻挫,进而诱导形成22自旋液体基态。最近,α-RuCl3作为一种最有可能实现Kitaev自旋液体的材料引起了广泛的关注。它是一种由晶体场、自旋轨道耦合以及库伦作用相互合作导致的Mott绝缘体材料,在其中可以产生实现Kitaev自旋液体所需要的交换相互作用。因此研究α-RuCl3的低能物理对量子自旋液体的研究具有非常重要意义。另一方面,分数化激发是量子自旋液体的一重要特性,而且对于自旋阻挫系统中的磁有序态,最近实验发现在高能部分也可能存在分数化激发。因此,从理论上研究自旋阻挫系统中的自旋激发谱不仅对于寻找量子自旋液体而且对于全面理解磁阻挫系统的自旋动力学都具有重要的意义。本论文在第一部分首先综述了不同机制诱导的各种绝缘体,接着回顾了由阻挫和量子涨落引起的各种自旋液体,最后介绍了相关实验测量手段。在第二部分,本文详细介绍了我们的研究方法和理论模型。在第叁、四部分,本文分别针对实际材料α-RuCl3和正方格子反铁磁J1-J2海森堡模型进行了自旋动力学研究:1.我们将从微观电子模型出发推导出α-RuCl3低能有效交换模型,进而利用线性自旋波理论方法研究此材料的自旋波激发。磁性离子Ru3+中的价电子具有4d5构型,其中d轨道在八面体型晶体场下劈裂形成了eg和t2g轨道。然后在自旋轨道耦合作用下低能的t2g5态劈裂为低能的有效自旋1/2的Kramers对和高能四重态。在以前研究中有效交换模型都是从t2g轨道模型出发得到的,并没有具体考虑eg轨道对低能行为的影响。最近实验又发现eg和t2g轨道间能隙跟库伦相互作用能具有相同的数量级大小,因此我们将包含所有d轨道的五轨道模型作为出发点。首先,我们从基于第一性原理方法计算的能带结构,得到五轨道紧束缚模型。然后从微扰理论出发,在强库伦作用极限下我们通过将五轨道Hubbard模型投影到最低能的Kramers对上推导出了有效赝自旋为1/2的交换模型。经分析有效交换作用,我们发现了有效交换模型能进一步简化为K-Γ模型,其中包含铁磁型的最近邻Kitaev相互作用(K)和最近邻的非对角交换相互作用项(r)。最后,与中子散射实验组合作,利用线性自旋波理论,我们发现由K-r模型计算的自旋激发谱能很好描述非弹性中子散射测量的激发谱,从而确认在α-RuCl3中存在较强的Kitaev磁交换作用。2.利用集团微扰方法和变分蒙特卡洛方法,我们研究了定义在正方格子上自旋为1/2的反铁磁型J1-J2海森堡模型的自旋动力学。随着J2增大,自旋阻挫先增强再减弱,从而导致基态从尼尔反铁磁相进入量子无序态最后进入的条纹磁序相。在尼尔反铁磁相(J2/J1<0.4),我们发现磁振子激发的高能区的(π,0)点附近存在和中子散射实验结果一致的连续谱。在强阻挫J2=0.5J1附近,全部自旋激发都变成非常宽的连续谱,而且与反铁磁基态密切相关的Goldstone激发模式也消失了,表明系统进入了一个磁无序的量子相。在条纹磁序相(J2/J1>0.6),磁振子激发的高能区也存在和尼尔相类似的连续谱,但是连续谱出现在(π/2,π/2)点附近。我们进一步借助变分蒙特卡洛和平均场方法的分析确定了中间磁无序的量子相是一个Z2量子自旋液体,而且两个磁有序相中自旋激发的高能连续谱来自于自旋激发的分数化,即自旋子激发的解禁闭,并且我们解释了两个磁有序相的分数化激发会出现在不同的动量点。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
自旋阻挫论文参考文献
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