近年來(lái),研究納米磁性材料在科學(xué)技術(shù)上具有廣泛的應(yīng)用,人們?cè)趯?shí)驗(yàn)和理論計(jì)算兩個(gè)方面進(jìn)行了大量的研究。磁性材料可分為軟磁材料和硬磁材料,其中硬磁材料的開(kāi)發(fā)與磁性研究是新型納米結(jié)構(gòu)材料研究領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)熱門(mén)的焦點(diǎn),也是深入研究基本磁學(xué)問(wèn)題的良好載體。納米磁性材料與塊體磁性材料不僅性質(zhì)幾乎相同,而且納米磁性材料的性質(zhì)與其尺寸大小有關(guān)。研究表明,隨著納米磁性材料尺寸不斷的增大,則納米磁性材料的比表面積將不斷減小,從而導(dǎo)致化學(xué)和物理性質(zhì)發(fā)生明顯的變化。由于稀土原子含有未填滿的4f電子軌道,從而使得稀土原子擁有非常大的自旋磁矩和軌道磁矩,同時(shí)能讓稀土原子表現(xiàn)出強(qiáng)的磁各向異性的特性,原因是稀土原子4f軌道的電子具有很強(qiáng)局域性和自旋-軌道耦合效應(yīng)。鑭系（Ln）納米結(jié)構(gòu)具有滿足先進(jìn)器件小型化需求的潛力,比如磁性存儲(chǔ)器中的超高存儲(chǔ)密度,由于它們具有卓越的磁性能。然而,關(guān)于Ln系塊體和最小納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的基本性質(zhì)的問(wèn)題仍然沒(méi)有得到更好的解決。從應(yīng)用和科學(xué)的兩方面角度來(lái)看,確定它們的基態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、磁耦合和磁各向異性至關(guān)重要。因此,對(duì)稀土納米團(tuán)簇的深入研究有助于開(kāi)發(fā)新型光電材料和磁性材料,并將其應(yīng)用于自旋電子學(xué)、高... 

【文章來(lái)源】：西南大學(xué)重慶市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

圖1.1分別為Eu、Ce和Pr的三種晶體結(jié)構(gòu)

理論基礎(chǔ)與計(jì)算方法19Ψ=1√!|1(1,1)2(1,1)1(2,2)2(2,2)(1,1)(2,2)1(,)2(,)(,)|(2.37)其中第i個(gè)單電子的波函數(shù)用(,)表示，是空間坐標(biāo)，是自旋坐標(biāo)。波函數(shù)將改為行列式描述，它反映了量子態(tài)的線性疊加。利用數(shù)學(xué)方法能夠?qū)⒎匠瘫硎緸椋篬2+()+∑∫|(′)|2|′|≠]()∑∫|(′)(′)|2|′|≠()=()(2.38)2.4金屬磁性理論2.4.1海森堡交換模型海森堡提出的交換模型是研究鐵磁系統(tǒng)的有利工具。該模型對(duì)氫分子基態(tài)通過(guò)對(duì)量子力學(xué)的方法來(lái)求解。交換能可以利用電子的自旋態(tài)進(jìn)行描述，交換能公式：=212,其中A待定常數(shù)，多原子系統(tǒng)被推廣使用了海森堡交換作用模型，這樣多電子系統(tǒng)也可以用海森堡模型描述，如下公式所示：=∑2<(2.39)其中，表示標(biāo)記為i，j的電子之間的交換積分，假如A=,則有下面的公式：=2∑<j(2.40)當(dāng)自旋方向平行（或反平行）時(shí)，體系處于自旋穩(wěn)定態(tài)。則上式（2.40）中，即為海森堡交換模型。在圖2.1中，當(dāng)A>0時(shí)，各個(gè)電子自旋的平行方式對(duì)應(yīng)著不圖2.1氫分子電子系統(tǒng)的示意圖

SmCo納米團(tuán)簇磁性的第一性原理研究25簇結(jié)構(gòu)首先使用VASP軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，優(yōu)化時(shí)擺放的位置如圖3.1右下方所示。圖3.1在Sm3Co18納米團(tuán)簇中，顯示出每一層中Sm和Co原子所在位置的平均磁矩。圖3.2在Sm3Co18納米團(tuán)簇中，分別計(jì)算出每一層中Sm原子和Co原子的平均自旋磁矩，平均軌道磁矩和平均總磁矩。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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