铁磁/反铁磁双层薄膜中自旋波禁闭现象研究

本文在一维海森堡模型的基础上,采用界面参数化方法,研究了非周期性边界条件下,铁磁/反铁磁双层薄膜中自旋波低温激发问题.发现体系中除了存在体自旋波外还存在禁闭自旋波.此类自旋波只能在一个子层中传播,在另一子层中没有激发.而且,禁闭在反铁磁层中自旋波的能量低于体自旋波的能量;禁闭在铁磁层中自旋波的能量高于体自旋波的能量.     

金属多层膜与超晶格中的自旋波及布里渊散射研究

评述了近年来迅速发展的金属多层膜与超晶格中的磁性激发理论和实验。着重于借助 布里渊散射在双层、多层膜中新发现的自旋波模式。首先介绍了磁性介质中自旋波模式的 一般理论,比较了观测自旋波的实验方法,然后,对单层、双层、多层膜中的理论结果作 一总结,并与实验进行了比较,最后讨论了一种新的磁性超晶格——反平行磁化超晶格中 的自旋波。     

金属多层膜与超晶格中的自旋波及布里渊散射研究

评述了近年来迅速发展的金属多层膜与超晶格中的磁性激发理论和实验。着重于借助 布里渊散射在双层、多层膜中新发现的自旋波模式。首先介绍了磁性介质中自旋波模式的 一般理论,比较了观测自旋波的实验方法,然后,对单层、双层、多层膜中的理论结果作 一总结,并与实验进行了比较,最后讨论了一种新的磁性超晶格——反平行磁化超晶格中 的自旋波。     

阻挫对准一维非对称子格反铁磁链自旋波激发的影响

子格对称性破缺使得s=1/2准一维海森伯自旋链具有三支自旋波激发谱(其中一支属于声学模，两支属于光学模). 计算表明：阻挫导致两支光学模能隙简并解除；阻挫引起声学模自旋波激发谱软化，但并不导致光学模激发谱软化；阻挫导致两支光学模激发谱中的一支明显下移，这意味着阻挫使光学模激发变得重要且容易实现；阻挫引起的自旋偏离对于属于不同子格的自旋是不同的；阻挫对于系统基态磁性长程序的削弱随着阻挫增强变得越来越明显. 通过与严格对角化方法和DMRG方法的数值结果比较，还分析了自旋波近似的合理性和不足之处. 关键词： 准一维反铁磁自旋系统 自旋波激发 光学模 能隙简并     

各向异性介质中契连科夫辐射的量子理论

本文在各向异性介质中电磁场二次量子化的基础上,探讨做高匀速运动(超过该介质中的光速)的带电粒子辐射状况,得到了寻常波和非常波辐射强度的表达式,解释了粒子的自旋状态对辐射强度的影响。在粒子的运动方向沿晶体光轴和垂直于晶体光轴的两种情况下,对结果进行了分析。结果表明,量子方法的计算有别于经典结果,当考虑到粒子自旋时,在沿光轴这动的情况下,既辐射寻常波又辐射非常波。     

圆柱状铁磁体中的偶极-交换自旋波

对于轴向磁化的圆柱状铁磁体,同时考虑偶极作用和交换作用,得到了偶极-交换自旋波的本征方程,给出了频谱的数值结果。当自旋波波矢β较小,即偶极能起主要作用时,相当于静磁模的结果,β较大,即交换能起主要作用时,过渡到宏观自旋波交换模理论的结果。     

自旋为1的Easy-plane Heisenberg模型中的新方法

引入一种新的变换方法(特征角自旋算子变换)探讨了自旋为1的Easy-planeHeisenberg铁磁体的自旋波行为,计算了体系的基态能量,自发磁化强度和元激发谱,并与其他方法和数值计算结果作了比较. 关键词：     

铁磁体中缺陷对自旋波的影响

本文提出了一个处理磁性杂质或其他缺陷在磁性晶体中对自旋波频谱的影响的一般理论方法,并特别着重讨论了局域模自旋波。以一维线性格子为例进行计算的结果显示出:一个代位磁性杂质,可能产生不只一个高于连续带顶的局域模。其产生的条件和其能级位置均通过J′S′/JS和J′/J表达出来,这里S′和S各为杂质原子和基质原子的自旋量子数,J′和J各为杂质与近邻之间和一般近邻之间的交换作用系数。高度集中的应变和间隙原子如致使邻近处的交换作用增大,也导致局域模的出现。我们也考虑了磁偶极矩相互作用的影响,证明其并不破坏这些局域模的     

Fe_3Si在低温下的自旋波研究

用中子相干非弹性散射测量了Fe_3Si在14K的自旋波色散关系。从自旋波二次方色散关系得到低温下自旋波劲度系数D_0=270meV·A~2。用Heisenberg模型可进一步导出Fe_3Si的有效交换积分J_(eff)。从磁化强度的温度依赖关系也获得了一个自旋波劲度系数D_m(O)。从两种不同方法获得的劲度系数的比较中发现在Fe_3Si中可能存在着Stoner激发,与早先工作相联系,本文还给出了从14K直到居里温度自旋波劲度系数D的温度依赖关系。     

纵向横向晶体场中自旋为1的量子伊辛二聚化链的基态

研究纵向横向晶体场中自旋为1的量子伊辛自旋二聚化链的基态,发现模型存在一种隐藏的守恒量.采用Jordan-Wigner变换可将其严格映射到自旋为1/2的横场伊辛模型,得到基态能谱的严格解析表达式,给出最小费米激发能隙、最小空穴激发能隙、横向磁矩、横向统计磁化率、最近邻纵向自旋关联函数及基态相图.结果表明:系统的基态强烈依赖于系统的参数,当晶体场二聚化强度变化时系统会呈现一系列量子相变现象.     

稀自旋极化氢气体中发现自旋波

自旋波是凝聚态物质中很普遍的现象.如果一个原子的自旋偏离最优的取向,由于相邻原子目旋间的关联,这种局部的偏离会象波一样在介质中传播.已在很多系统中观察到自旋波的存在,例如铁磁、反铁磁、亚铁磁材料以及极低温下的液体～3He系统.由于目旋间的关联是一种量子力学的交换作用,来源于相邻原子波函数有相当的交叠,按照量子统计的原理,需要考虑全同粒子对总波函数对称性的要求.因此,很长时间人们一直认为,在稀的原子之间相距甚远的系统中,自旋波是不存在的.令人惊奇的是,1984年美国Cornell大学D.M.Lee的小组却在稀的自旋极化氢气体中证实…     

平面波展开法计算二维磁振子晶体带结构

磁振子晶体是光子晶体或声子晶体在磁性材料领域内的替代品,是近来的一个研究热点. 本文提出了磁振子晶体领域内的一种平面波展开法,其较传统的平面波展开法能节约一半以上的计算时间. 采用此方法,数值计算了由Fe/EuO二种铁磁材料构成的二维磁振子晶体带结构. 数值计算结果表明,在一定的体积填充率下,有自旋波带隙的出现;影响磁振子晶体带隙结构形成的主要因素是有效场中的交换作用场,其他作用场的影响相对很小. 关键词： 磁振子晶体 带隙 平面波展开法     

二维复式晶格磁振子晶体的带隙结构

提出了一种复式晶格磁振子晶体的模型,该模型由两种铁磁材料散射体周期排列在另一种铁磁材料基底中构成.应用超原胞的思想拓展了平面波展开法,用于数值计算研究自旋波在复式晶格磁振子晶体中的本征性质本文数值计算了由两种大小不同的铁(Fe)-铁(Fe)圆柱体交替正方排列在氧化铕(EuO)基底材料中构成的二维复式晶格磁振子晶体的带结构,研究了带隙宽度随体积填充率的变化行为,并与同一铁(Fe)圆柱正方排列在氧化铕(EuO)基底材料中构成的简单晶格磁振子晶体的带隙结构随体积填充率的变化行为进行了比较.结果表明,利用复式晶格可以优化或调节自旋波带隙的宽度和频率位置.     

自旋波-声子耦合对反铁磁体红外吸收谱的影响

由于交换作用常数受到磁离子间距离变化的影响是不可忽略的,在磁有序物质中存在自旋波和声子的耦合作用。本文探讨了非金属反铁磁体中自旋波-声子耦合在红外吸收谱上可能有的表现,辐射场的电偶极矩作用在激发一个光频支声子的同时,通过自旋波-声子耦合又激发两个自旋波和一个声子,这就在晶格吸收谱的高频边缘以外形成附加吸收带。当反铁磁体的Néel点足够高,并且自施波态密度有尖锐的极大值时,附加吸收带就有超出晶格吸收边缘足够大的能量,且有明显的峯形,上述吸收峯就应在实验上观测到。把这一结果应用于NiO,解释了它的红外光谱中0.24电子伏的附加吸收峯,计算得到与实验相符合的吸收能量和吸收强度,并指出这一吸收机构只能在反铁磁体中而不能在铁磁体中发生。本文最后指出,Mizuno和Koide在企图解释同一现象的工作中,所探讨者相对于本文所考虑的跃迁机构,它只可能产生极其次要的贡献。     

Fe3Si在低温下的自旋波研究

用中子相干非弹性散射测量了Fe₃Si在14K的自旋波色散关系。从自旋波二次方色散关系得到低温下自旋波劲度系数D₀=270meV·?²。用Heisenberg模型可进一步导出Fe₃Si的有效交换积分J_eff。从磁化强度的温度依赖关系也获得了一个自旋波劲度系数D_m(O)。从两种不同方法获得的劲度系数的比较中发现在Fe₃Si中可能存在着Stoner激发,与早先工作相联系,本文还给出了从14K直到居里温度自旋波劲度系数D的温度依赖关系。 关键词：     

布里渊散射深入研究Y_(3-x)Bi_xFe_5O_(12)晶体中的磁振子和声学声子(英文)

我们选用x =0 ,0 1 4 ,0 36 ,0 5 4 ,和 0 92的Y3 xBixFe5O12 系列单晶 ,开展了比早期实验更为深入的布里渊散射研究。实验发现对于Bi YIG晶体 ,照射在样品上小于 5mW的激光功率为最佳激发功率。布里渊散射结果表明Y3 xBixFe5O12 晶体中的磁性能和机械性质与Bi含量密切有关。此实验观测到了两种体波性质的磁振子 ,一个是热激发的自旋波 ,另一个被确认为静磁模。实验还发现声学声子的散射强度和声速随Bi含量的增加而减少。     

有限铁磁—反铁磁线链中的自旋波谱及其激发

本文研究了由交换作用耦合起来的有限长铁磁和反铁磁链组成的自旋系统。计算了系统的自旋波的波谱及其在微波场中的激发强度。在所得结果的基础上,讨论了具有反铁磁氧化层的铁磁薄膜的自旋波共振。阐明了等效地使用唯象普遍边界条件的可能性。根据理论,对等效的表面各向异性能作了估计,得到的数值与实验值很好地符合。     

Al2O3:V3+晶体局域结构及其自旋哈密顿参量研究

提出了解释掺杂离子局域结构畸变的配体平面移动模型,建立了此模型下晶体微观结构与自旋哈密顿参量之间的定量关系.在考虑自旋与自旋、自旋与另一电子轨道和轨道与轨道作用等微小磁相互作用的基础上,采用全组态完全对角化方法,对Al2O3晶体中V3+的局域结构和自旋哈密顿参量进行了系统的研究.结果表明,V3+掺入Al2O3晶体后,上下配体氧平面间距离增大了0.0060 nm.从而成功地解释了Al2O3:V3+晶体的自旋哈密顿参量.在此基础上,研究了三角晶场下3d2离子自旋哈密顿参量的微观起源.研究发现,自旋三重态对自旋哈密顿参量的贡献是主要的,微小磁相互作用对自旋哈密顿参量的贡献只与自旋三重态有关.     

自旋霍尔纳米振荡器的非线性动力学及其应用

自旋霍尔纳米振荡器利用电流产生的自旋轨道力矩驱动磁性薄膜中磁矩进行高频进动,能在微纳尺度下实现全电学调控的相干自旋波和微波信号,是一类新型的纳米自旋电子学器件,在信息存储、处理和通信方面具有广泛的应用前景。基于强自旋轨道矩效应,人们近期在各类铁 磁/非磁重金属构成的双层薄膜结构中,已实现了多种不同自旋波模式的电学激发和调控,并对 其复杂的非线性动力学特性进行了深入的探究。基于这些前期的研究结果与最新的进展,我们在 本综述中对“对三角”结构的纳米间隙型、“蝴蝶结”型、纳米线型、垂直纳米点接触型以及阵 列等具有各类器件结构的自旋霍尔纳米振荡器所体现出来的丰富非线性动力学特性进行了详细讨 论与归纳,并对其在新型低能耗量子磁振子自旋器件和非冯诺依曼架构的自旋型人工神经网络计 算方面的潜在应用也进行了探讨。     

磁场及体各向异性对面心立方双层铁磁薄膜能带的影响

利用二次量子化方法研究了由相同面心立方结构(100)材料构成的铁磁性双层薄膜,重点讨论了磁场及体各向异性对面心立方双层铁磁薄膜能带的影响.结果表明,无论界面为铁磁性界面交换作用或反铁磁性界面交换作用,磁场及各向异性场对对称薄膜中的自旋波存在方式及整个能带形状没有影响,只是影响整个激发模的能量.磁场和各向异性常数越大,自旋波能量越高.