21世紀(jì)是微納電子器件快速發(fā)展的時(shí)代,數(shù)據(jù)量的加速膨脹對(duì)磁存儲(chǔ)更快速、更穩(wěn)定、更小型化的技術(shù)要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)鐵磁性材料的弊端也就愈發(fā)地突出,比如存儲(chǔ)數(shù)據(jù)丟失、效率低、能耗大等等。而反鐵磁材料由于對(duì)外磁場(chǎng)的非敏感性、抗干擾能力強(qiáng)、以及動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)換速度快等眾多的優(yōu)點(diǎn)和奇特的物理性質(zhì)將有望帶來(lái)更穩(wěn)定、更高速和更節(jié)能的存儲(chǔ)性能,改變數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式。對(duì)反鐵磁自旋電子學(xué)的相關(guān)基本物理性質(zhì)的研究將有助于我們進(jìn)一步理解反鐵磁體作為信息載體材料的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)Marshall定理,反鐵磁的基態(tài)一定是自旋單態(tài),然而這一性質(zhì)卻不能唯一的確定系統(tǒng)的基態(tài),有些態(tài)雖滿足該定理但卻顯然不是體系的基態(tài),因此反鐵磁基態(tài)的確定仍然是量子磁性面臨的基本問(wèn)題。特別在低維反鐵磁系統(tǒng)中,由于非常強(qiáng)的量子漲落,經(jīng)典描述基本失效,體系常常伴隨著量子相變、磁激發(fā)、自旋能隙的產(chǎn)生。當(dāng)系統(tǒng)存在阻挫磁性相互作用、自旋軌道耦合相互作用或者外場(chǎng)擾動(dòng)時(shí),體系會(huì)出現(xiàn)一些隱藏的多自旋有序態(tài),例如:自旋液體態(tài)、價(jià)鍵固體態(tài)、自旋手征態(tài)等等。其中自旋手征由于一些特殊的物理性質(zhì)而備受關(guān)注:首先,矢量自旋手征可以直接和電場(chǎng)耦合,因此可以通過(guò)外電場(chǎng)來(lái)控制自旋手征態(tài)... 

【文章頁(yè)數(shù)】：132 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 反鐵磁
    1.2 低維反鐵磁的基態(tài)
    1.3 阻挫和自旋手征的產(chǎn)生
        1.3.1 對(duì)稱(chēng)且各向同性的海森堡交換模型
        1.3.2 非對(duì)稱(chēng)的Dzyaloshinsky-Moriya相互作用
        1.3.3 非對(duì)稱(chēng)相互作用下的一維反鐵磁鏈
        1.3.4 非對(duì)稱(chēng)相互作用下的二維反鐵磁kagome晶格
    1.4 拓?fù)?br>    1.5 研究?jī)?nèi)容
    1.6 研究動(dòng)機(jī)
第二章 對(duì)稱(chēng)性破缺的低維反鐵磁海森堡模型
    2.1 經(jīng)典結(jié)果
        2.1.1 一維反鐵磁鏈中的矢量手征
        2.1.2 kagome模型中的標(biāo)量手征
    2.2 DM相互作用下的一維反鐵磁鏈的本征態(tài)
        2.2.1 對(duì)稱(chēng)性破缺的最近鄰海森堡模型
        2.2.2 對(duì)稱(chēng)性破缺的阻挫反鐵磁海森堡模型
    2.3 量子結(jié)果
        2.3.1 自旋-1/2交換各向異性XXZ鏈
        2.3.2 DM相互作用的自旋-1/2各向同性XX反鐵磁鏈
        2.3.3 DM相互作用的自旋-1/2XXZ反鐵磁鏈
        2.3.4 DM相互作用的自旋-1/2XXZ阻挫反鐵磁鏈
    2.4 結(jié)論與展望
第三章 自旋-聲子耦合環(huán)境中的Vector spin-chirality性質(zhì)
    3.1 自旋軌道耦合相互作用的一維鏈模型
        3.1.1 交換伸縮機(jī)制
        3.1.2 DM耦合機(jī)制
        3.1.3 聲子環(huán)境
        3.1.4 自旋-聲子耦合
    3.2 系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程(J_z=0)
        3.2.1 自旋-手征束縛態(tài)的形成
        3.2.2 自旋手征的動(dòng)力學(xué)方程
        3.2.3 分析討論
    3.3 系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程(J_z=0)
        3.3.1 動(dòng)力學(xué)方程
        3.3.2 結(jié)果與分析
    3.4 朗道-基納理論
        3.4.1 朗道-基納理論的提出
        3.4.2 外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的二能級(jí)系統(tǒng)
        3.4.3 朗道-基納分析與討論
        3.4.4 態(tài)密度
    3.5 結(jié)論與展望
第四章 kagome晶格的畸變
    4.1 二維反鐵磁kagome晶格結(jié)構(gòu)和基態(tài)性質(zhì)
        4.1.1 自旋液體與共價(jià)鍵理論
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)上ZnCu_3(OH)_6Cl_2的結(jié)論
    4.2 三種類(lèi)型kagome畸變
        4.2.1 基本模型和鍵算符理論
    4.3 Lanczos算法下的數(shù)值計(jì)算結(jié)果
        4.3.1 Lanczos算法
        4.3.2 自旋S=1/2的結(jié)果
        4.3.3 自旋S=1的結(jié)果
    4.4 結(jié)論與展望
第五章 kagome晶格中的Scalar spin chirality性質(zhì)
    5.1 kagome晶格中的手征和拓?fù)潢P(guān)系
        5.1.1 反鐵磁kagome系統(tǒng)的自旋海森堡模型
        5.1.2 Berry曲率
        5.1.3 kagome晶格中標(biāo)量自旋手征對(duì)拓?fù)湫再|(zhì)的影響
    5.2 kagome晶格中磁振子的熱霍爾效應(yīng)
    5.3 kagome晶格中自旋-聲子耦合模型
        5.3.1 費(fèi)米-聲子耦合系統(tǒng)
        5.3.2 聲子對(duì)費(fèi)米系統(tǒng)的能量修正
        5.3.3 自旋手征
        5.3.4 態(tài)密度
    5.4 自旋-聲子耦合系統(tǒng)的霍爾電導(dǎo)
    5.5 結(jié)論與展望
第六章 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間的研究成果
參與的科研項(xiàng)目
致謝



本文編號(hào)：3675595