强磁物质的局域电子磁晶各向异性

本文系统地讨论了局域电子磁晶各向异性的研究进展。文中详细介绍了最为成功的单离子各向异性理论,包括适用于3d过渡族,4d和5d族及4f族离子的不同的处理方法。对于磁偶极子及各向异性交换作用的双离子理论的计算方法也作了扼要的介绍。文中进而讨论了各类铁氧体磁晶各向异性的解释及控制。对稀土金属及稀土合金的各向异性的研究现状也作了简要的叙述。     

稀土合金RCo5中稀土离子的磁晶各向异性

利用单粒子点电荷模型研究了RCo5中一系列稀土离子,包括轻离子Pr3+,Nd3+和重离子Tb3+,Dy3+,Er3+的磁晶各向异性.计算分析表明过渡族元素对晶场的贡献和晶场高阶项不可忽略,虑及过渡族元素和晶场高阶项对晶场的贡献后,得到的各稀土离子的磁晶各向异性常数及其随温度变化都与实验一致的结果,此结果还特别解释了以前不能解释的轻稀土离子Pr3+的易锥向取向.     

稀土合金RCo5中稀土离子的磁晶各向异性

利用单粒子点电荷模型研究了RCo5中一系列稀土离子,包括轻离子Pr3+,Nd3+和重离子Tb3+,Dy3+,Er3+的磁晶各向异性.计算分析表明过渡族元素对晶场的贡献和晶场高阶项不可忽略, 虑及过渡族元素和晶场高阶项对晶场的贡献后,得到的各稀土离子的磁晶各向异性常数及其随温度变化都与实验一致的结果,此结果还特别解释了以前不能解释的轻稀土离子Pr3+的易锥向取向.     

Nd_2Fe_14_B化合物磁晶各向异性起源的理论研究

本文根据Nd_2Fe_14_B化合物中存有少量巡游电子的基本实验事实, 提出了在Nd_2Fe_14_B 中配位子所产生的晶场和巡游申子所产生的电场共同造成了N d 离子磁犯各向异性的理沦模型.提出并解决了计算巡游电子同中心Nd 离子相互作用的理论方法.在同时考虑Nd 离子所受配位子的晶场和巡游电子的电场的作用情况下, 用单离子模型计算了Nd_2Fe_14_B中Nd 离子所产生的磁晶各向异性及其随温度的变化. 所得的K-T , K-T 关系与实验符合得很好. 这一结果还同时解释了这种材料在低温下所存在的自旋重取向现象.人此可以认为, 这一模型本上揭示了Nd_2Fe_14_B 中Nd 离子磁品各向异性的起源。 关键词：     

化合物HoMn6Sn6的磁晶各向异性及自旋重取向相变研究

采用交换相互作用的分子场理论模型对金属间化合物HoMn₆Sn₆的自旋重取向相变进行了研究. 从理论上计算了HoMn₆Sn₆的易磁化方向以及Ho和Mn离子磁矩与c轴夹角随温度的变化. 基于单离子模型计算了Ho离子的一阶和二阶磁晶各向异性常数K_1R和K_2R随温度的变化. 研究表明，为了很好描述该化合物的自旋重取向相变，必须考虑Ho离子的四阶晶场项及相应的二阶磁晶各向异性常数K_2R，K_2R与K_1R和Mn离子磁晶各向异性常数K_1t之间的相互竞争是导致HoMn₆Sn₆自旋重取向相变的重要因素. 关键词： 稀土-过渡族金属间化合物 自旋重取向 磁晶各向异性     

W型六角铁氧体的磁晶各向异性

本文根据晶场理论用点电荷近似计算了Zn₂-W六角铁氧体七个晶位(2d,4e,4f_Ⅳ,4f_Ⅵ,6g,12k和4f)Fe³⁺离子的单离子各向异性。结果正如我们所预期的,各个晶位都有一定贡献,且既有正的贡献,也有负的贡献,能够解释对Zn₂-W作离子置换的实验结果。 关键词：     

Nd2Fe14B化合物磁晶各向异性起源的理论研究

本文根据Nd₂Fe₁₄B化合物中存有少量巡游电子的基本实验事实,提出了在Nd₂Fe₁₄B中配位子所产生的晶场和巡游电子所产生的电场共同造成了Nd离子磁晶各向异性的理论模型。提出并解决了计算巡游电子同中心Nd离子相互作用的理论方法。在同时考虑Nd离子所受配位子的晶场和巡游电子的电场的作用情况下,用单离子模型计算了Nd₂Fe₁₄B中Nd离子所产生的磁晶各向异性及其随温度的变化。所 关键词：     

α-Fe2O3单离子磁晶各向异性的计算及Morin转变的解释

本文根据晶场理论计算了α-Fe₂O₃的单离子磁晶各向异性。采用点电荷模型,计及近邻及次近邻对晶场的贡献,并考虑到近邻O^2-离子对次近邻Fe³⁺离子的电屏蔽效应,在六级微扰近似下,得到单离子各向异性场H_si=102.3×10²Oe。这一结果结合Artman等人对磁偶极各向异性的计算,导出了α-Fe₂O₃的Morin转变温度T _关键词：     

准晶体的磁性

在对准晶体结构和物性作简要介绍的基础上，回顾了目前准晶磁性的理论和实验研究现状，介绍了磁性比热、磁结构相变、自旋波谱．自旋玻璃态冻结及穆斯堡尔谱等实验结果及其解释．同时讨论了准晶体磁性材料的各向异性及可能出现的磁化特点、磁畴结构等，从而预估了铁磁性准晶体作为新材料的可能应用前景．     

Tb0.3Dy0.7Fe2单晶中巨磁致伸缩的逆效应

研究了Terfenol-D材料中巨磁致伸缩的逆效应,即磁机械效应.基于Stoner-Wohlfarth(SW)模型,考虑磁晶各向异性和应力各向异性能,依据自由能极小原理,获得了退磁态下Terfenol-D单晶中磁化强度方向和压应力的关系.采用数值方法求解了平衡条件下的非线性方程组.理论结果表明,Terfenol-D巨磁致伸缩单晶中的磁各向异性取决于磁晶各向异性和应力各向异性之间的竞争.在压应力的作用下,Terfenol-D单晶中的磁各向异性由立方向单轴转变.理论和实验结果的比较表明,存在一个临界压应力,使磁致伸缩效应达到极大值.该理论结果还解释了压应力使得Terfenol-D单晶材料难于磁化和磁致伸缩效应出现极大值的实验事实.理论计算不仅为研究这类问题提供了一个更准确的方法,而且其结果也有助于理解类似材料中的磁化过程. 关键词： Terfenol-D 磁机械效应 巨磁致伸缩效应 磁各向异性     

Tb0.3Dy0.7Fe2单晶中巨磁致伸缩的逆效应

研究了Terfenol-D材料中巨磁致伸缩的逆效应,即磁机械效应.基于Stoner-Wohlfarth(SW)模型,考虑磁晶各向异性和应力各向异性能,依据自由能极小原理,获得了退磁态下Terfenol-D单晶中磁化强度方向和压应力的关系.采用数值方法求解了平衡条件下的非线性方程组.理论结果表明,Terfenol-D巨磁致伸缩单晶中的磁各向异性取决于磁晶各向异性和应力各向异性之间的竞争.在压应力的作用下,Terfenol-D单晶中的磁各向异性由立方向单轴转变.理论和实验结果的比较表明,存在一个临界压应力,使磁致伸缩效应达到极大值.该理论结果还解释了压应力使得Terfenol-D单晶材料难于磁化和磁致伸缩效应出现极大值的实验事实.理论计算不仅为研究这类问题提供了一个更准确的方法,而且其结果也有助于理解类似材料中的磁化过程.     

关于磁性物质的自旋位形的某些问题

本文用Lyons-Kaplan的方法,讨论了具有一种磁性离子组成的布拉维点阵的自旋位形在外磁场作用下的变化及磁晶各向异性时它的影响。存在有一个反铁磁-铁磁性结构转变的临界磁场,外磁场大于临界磁场时一切反铁磁结构都消失。磁场(小于临界磁场)和各向异性都使自旋位形的简并部分消失。最后还讨论了所得到的自旋位形的稳定性。     

化合物HoMn6Sn6的磁晶各向异性及自旋重取向相变研究

采用交换相互作用的分子场理论模型对金属间化合物HoMn6Sn6的自旋重取向相变进行了研究.从理论上计算了HoMn6Sn6的易磁化方向以及Ho和Mn离子磁矩与c轴夹角随温度的变化.基于单离子模型计算了Ho离子的一阶和二阶磁晶各向异性常数K1R和K2R随温度的变化.研究表明,为了很好描述该化合物的自旋重取向相变,必须考虑Ho离子的四阶晶场项及相应的二阶磁晶各向异性常数K2R,K2R与K1R和Mn离子磁晶各向异性常数K1t之间的相互竞争是导致HoMn6Sn6自旋重取向相变的重要因素.     

α-Fe_2O_3单离子磁晶各向异性的计算及Morin转变的解释

本文根据晶场理论计算了α-Fe_2O_3的单离子磁晶各向异性。采用点电荷模型,计及近邻及次近邻对晶场的贡献,并考虑到近邻O~(2-)离子对次近邻Fe~(3+)离子的电屏蔽效应,在六级微扰近似下,得到单离子各向异性场H_(si)=102.3×10~2Oe。这一结果结合Artman等人对磁偶极各向异性的计算,导出了α-Fe_2O_3的Morin转变温度T_M=261K,与实验很好地符合。对于低浓度掺杂的α-(Fe_(1-n)Al_n)_2O_3采用线性近似原理,得出了Morin转变温度随n的变化关系。这一结果不但解释了现有的实验事实,而且预示了Morin转变温度随n变化的规律。     

化合物SmCo5的电子结构、自旋和轨道磁矩及其交换作用分析

用自旋极化的MS-Xα方法研究了稀土-过渡族化合物SmCo5的电子态密度、自旋能级劈裂及原子磁矩.研究结果显示,由于化合物中Sm-Co间的轨道杂化效应,使Sm原子原来的5d0空轨道上占据了少量5d电子.由于Co(3d)-Sm(5d)电子间的直接交换作用,导致了Sm-Co间的磁性交换耦合,这是化合物中形成Sm-Co铁磁性长程序的一个重要原因.在SmCo5化合物中存在6个能级呈现负交换耦合,导致了SmCo5化合物的居里温度(与金属钴相比)明显下降.还研究了化合物中2c和3g晶位Co的自旋磁矩和轨道磁矩,发现Co(2c)晶位的自旋磁矩、轨道磁矩及冻结部分均略大于Co(3g)晶位,所以2c晶位的L-S耦合强度应略大于3g晶位.因此,2c晶位对SmCo5磁晶各向异性的影响也应大于3g晶位.但Co(2c)未被冻结的轨道磁矩却略小于Co(3g),所以两种晶位对磁晶各向异性的贡献大小之差别不应太大.考虑到4f电子的局域性和化合物中轨道杂化效应所导致的Sm(5d0)空轨道上占据了少量5d电子,可以得到Sm原子磁矩为1.29μB,与顺磁盐中Sm3+磁矩实验值(1.32-1.63uB)及金属中Sm原子磁矩实验值(1.74μB)基本符合.     

磁晶各向异性场引起的YIG单晶微波器件温度不稳定性的最佳补偿

本文导出了更精确的单晶铁磁共振公式,其近似度达到磁晶各向异性场的平方项。在此基础上,讨论了由磁晶各向异性场引起的YIG(钇铁石榴石)单晶微波器件的温度不稳定性的补偿问题,对以往引用的温度补偿方向作了较大修正,并给出了外磁场沿修正的补偿方向时计算YIG器件温度特性的具体公式。     

铁磁和反铁磁双层膜中铁磁共振的研究

采用微磁学理论研究了铁磁/反铁磁双层膜中的铁磁共振现象.本模型将铁磁薄层抽象为一个单晶,具有立方磁晶各向异性和单轴磁晶各向异性,而反铁磁层视为厚度趋近于半无穷,且只有单轴磁晶各向异性.推导出了该系统的铁磁共振频率和频率谱宽度的解析式.数值计算表明,铁磁共振模式分两支,取决于立方磁晶各向异性.而界面的交换耦合,是磁易轴具有单向性的起因.     

过渡金属元素掺杂对磁铁矿磁矩及磁各向异性的调控

磁性Fe₃O₄纳米粒子在纳米医学领域展现出巨大的应用前景.饱和磁化强度和磁各向异性对于Fe₃O₄纳米粒子在药物输送和磁热疗中的应用至关重要.在此,通过密度泛函理论计算,仔细研究了3d和4d过渡金属元素的掺杂对Fe₃O₄磁矩及磁各向异性的影响.结果表明, Fe₃O₄中Zn和Cd的掺杂会增大总磁矩,而其他3d和4d过渡金属元素的掺杂会降低总磁矩.有趣的是, Cd的掺杂也会大大增大磁各向异性.本文结果表明,掺杂Cd是提高Fe₃O₄作为药物输送和磁热疗材料性能的可行方法.     

Fe-Ga磁致伸缩合金自旋轨道耦合效应研究

磁致伸缩和磁晶各向异性来源于自旋轨道耦合及晶体场效应,两种效应作用效果将对Fe-Ga大磁致伸缩合金研究方向将起指导作用.通过基于均匀梯度近似的线形缀加平面波法研究了Fe-Ga磁致伸缩合金中D03、B2-like、L12结构在施加自旋轨道耦合效应前后Fe原子3d轨道劈裂情况,轨道电子数及磁晶各向异性.结果表明,自旋轨道耦合效应可以进一步劈裂D03及L12立方结构晶体场,D03和L12结构中Fe原子3d轨道电子数,尤其是dxy和d(x2-y2)轨道下自旋电子数由于自旋轨道耦合作用发生改变;但自旋轨道耦合对B2-like结构作用微弱.Fe-Ga磁致伸缩合金中磁晶各向异性主要由晶体场效应决定.     

四角对称晶场中4B1(3d3)态离子的磁相互作用及其自旋哈密顿参量研究

基于完全对角化方法,研究了4B1(3d3)态离子在四角对称晶场中的磁相互作用,分析了自旋哈密顿参量(b02, g∥, g⊥, Δg)的微观起源.结果表明:在被考虑的大部分晶场区域,人们通常考虑的SO(spin-orbit)磁相互作用的贡献最为重要;然而,对于零场分裂参量b02而言,来自其他机理(包括SS(spin-orbit),SOO(spin-other-orbit),SO-SS-SOO)的贡献在大部分晶场区域超过了20%;在部分晶场区域,其他机理的贡献甚至超过SO机理的贡献.详细地分析了Macfarlane 零场分裂参量b02近似三阶微扰理论的收敛性,结果表明:该理论在大部分晶场区域收敛性较差.讨论了3d3态离子第一激发态2Eg分裂的微观起源.并利用群论方法解释了在C4v和C3v对称晶场中2Eg态分裂的不同机理.