周期性调制稀释Ising体系的相变3.pdfVIP

第 45 卷 第 12 期 1996 年 12 月 物 　理 　学 　报 Vol. 45 ,No. 12 ,December ,1996 ( ) 96/ 45 12 / 205407 ACTA PHYSICA SIN ICA 1996 Chin. Phys. Soc. 周期性调制稀释 Ising 体系的相变 高 　红 　王选章 　吕树臣 ( 哈尔滨师范大学物理系 ,哈尔滨　150080) ( ) 1995 年 7 月 3 日收到;1996 年 2 月 2 日收到修改稿 　　利用关联有效场方法 ,研究了正弦调制稀释 Ising 铁磁体系在无横场和有横场下的相变 , 侧重于体系的临界温度随调制幅度的变化以及临界温度对横场的依赖关系. 有趣的结论是 : 体系磁性原子浓度的这种非均匀性可以提高其临界温度. 但是 ,调制幅度的进一步上升可以 引起体系由整体磁有序向部分磁有序的跃变. PACC : 　7510 ; 7530 K 1 　引 　言 在过去十几年中 ,人们已对磁性多层膜及超晶格结构进行了广泛的理论和实验研究. 对磁性超晶格相变性质而言 ,在理论描述上 ,多采用局域自旋模型 ,如 Ising 铁磁超晶格中 的相变问题[1 —3 ] ,Heisenberg 磁性超晶格中的相图[4 —7 ] . 同时人们也就超晶格的表面磁性 及相变性质进行了讨论[1 ,8 ] . 最近人们还引入了具有侧向表面的磁性超晶格[9 ] . 在众多的 理论研究中人们均假设超晶格的两个组分层的界面是理想的 , 即界面两侧的原子没有通 过界面的扩散 ,而从实际制备出的磁超晶格的样品来看 ,事实并非如此 ,一般地讲 ,界面不 是严格清晰的. 另一方面 ,稀释磁性体系本身在磁学和统计模型中就是很有趣的 ,特别是 Ising 自旋体系,它的相变与渗流人们已做了大量的工作. 就我们这里所关心的 ,如具有表 面层磁性原子稀释的半无限体系的相图[10 ] ,稀释半无限 Ising 体系的相变[11 ,12 ] , 以及稀 释 Ising 磁性膜[13 —15 ]等都存在一些有趣的性质. 在这类问题的研究中人们至多取表面层 磁性原子浓度有别于内层的. 对于磁性原子浓度在空间上是非均匀的体系的研究尚未见 报道. 我们研究一个磁性原子浓度周期性调制的 Ising 体系 ,即每一个原子层的磁性原子浓 度是均匀的 ,但不同层上的磁性原子浓度是不同的 ,它是层的位置的函数. 这种体系在制 备磁性非磁性超晶格中也许是现实的 , 因为磁性原子与非磁性原子通过界面会扩散. 若 超晶格周期较小 ,且在超晶格中非磁性原子比重不大时 ,就能形成比较理想的周期性磁性 调制体系. 磁性原子的浓度作为层位置的周期函数也许在实际上很复杂 ,这与制备条件和 技术关系很大. 在此不准备考虑比较复杂的情况 ,而只取磁原子浓度为层坐标的正弦函 数 ,将重点考察磁原子的非均匀性给体系的相变性质带来的影响. 由于近年来人们对横场 国家自然科学基金和黑龙江省自然科学基金资助的课题. © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 12 期 高 　红等 :周期性调制稀释 Ising 体系的相变 2055 Ising 模型产生了很大的兴趣[16 —19 ] ,因而我们也将把这种体系放在横向磁场中 ,考察横场 对相变的影响. 2 　理 　论 我们取简单立方晶格 ,晶格的格点可被磁性原子占据 ,此时认为该格点有一个自旋 , 也可被非磁性原子占据 ,此时认为格点为空格点. 用 Ising 自旋s = 1/ 2 模型来描写这种稀 释磁性体系 ,并将其放在横向磁场中. 当横场为零时