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## Competition of two terms in exchange Hamiltonian for magnetic substances

Wang Yong-Zhong
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• #### 摘要

对于一个N电子体系, 正确的交换Hamilton应该由两项组成，为Hex=-2A1ii·sj-2A2ii·sj，而不是以往的铁磁学理论使用的Hex=-2Aii ·sj （其中A为A1与A2的代数和， A1>0, A21ii·sj与-2A2ii·sj在数学上是同类项，但是在物理上不是 同类项，它们有不同的本征态和本征值.根据量子力学中的态叠加原理，这个电子系统的本 征态矢为X〉=1A21+A22(A1 1〉+A2‖2〉),其中Dirac符号1〉表示系统所有电子 的自旋平行排列时的态（简称平行自旋态）矢量，2〉表示系统所有电子或最近邻电子的自 旋反平行排列时的态（简称反平行自旋态）矢量，Hex的本征值（即系统的 交换能） 为E=-Nz（A1-A2）-2NzA22A1 +A2=-Nz（A2-A1）-2NzA21A1+A2,其中z为最近邻电子数.当A2=0时，X〉=1〉，E =-A1, 系统具有Wei ss 铁磁性；当A1 =0 时，X〉=2〉，E =-A2，系统具有Neel 反铁磁性；当A1 =A2（即A=0）时，X〉=12 (1〉+2〉)，E=-A1，系统处于自旋玻璃（spin glass）态；当A1>A 2时，X〉=1A21+A22［(A1-A2)1〉+A2(1〉+2〉)］,平行自旋态与自旋 玻璃态共存；当A12时，X〉=1A21+A22［(A2-A1)2〉+A1( 1〉+2〉)］，反平行自旋态与自旋玻 璃态共存.与原来理论中的Weiss铁磁态或Neel反铁磁态相比，平行自旋态与自旋玻璃态共存 或反平行自旋态与自旋玻璃态共存使系统的交换能降低.自旋玻璃态中电子自旋之间取向的 随机性或无序性是由交换Hamiltonian中-2A1iisj与-2A2ii·sj之间的竞争引起的，不是热运 动引起的.

#### Abstract

The unjustifiable or mistake in the previous magnetism theories has been pointed out in this paper. For a N-electron system with Heisenberg exchange integral A 1+A2 （A1>0, A2ex=-2A1ii ·sj-2A2ii·sj，not H ex=-2Aii·s j as in the previous magnetism theories, where A=A1+A 2. The role of the mi nor term in the exchange Hamilton was considered. Based on the principle of supe rposition of state, the eigenstate of the system with Heisenberg exchange integr al A=A1+A2 （A1>0, A2 21+A22(A11〉+A2‖2 〉), and t he energy (relative to exchange interaction) eigenvalue E =-Nz（A1-A2）-2NzA 22A1+A2=-Nz（A2-A1）-2NzA21A1+A2,were attained，wh ere z is t he number of the nearest neighbours electrons, 1〉 means the state of the syste m when the spins of all electrons in the system arrange parallelly (the parallel spins state, for simply)，2〉 means the state when the spins of all electrons o r the nearest neighbor electrons in the system arrange antiparallelly (the antip arallel spins state, for simply). When A1 =A2≠0 ，X〉=12( 1〉+2〉)， and E=- NzA1, the system is in the spin glass（SG）state，the probabilities o f paralle l and antiparallel arrange for every pair of spins of electron of nearest neighb ours in the system are equal. When A1≠A２，the probabilit ies are not equal, and there coexist the parallel spins state and SG or the antiparallel spins sta te and SG， X〉=1A21+A22［(A1-A2)1〉+A2(1〉+2〉)］,orX〉=1A21+A22［(A2-A1 )2〉+A1(1〉+2〉)］. When the parallel spins st ate and SG or the antiparallel spins state and SG coexist, the energy of the sys tem is lower than that when only FM or AFM exists as in previous theory. Weiss f erromagnetic state or Neel anti ferromagnetic state is just a special state when A1=0 or A2=0.

#### 施引文献

•  [1] 曹娟, 崔磊, 潘靖. V,Cr,Mn掺杂MoS2磁性的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(18): 187102. doi: 10.7498/aps.62.187102 [2] 王桂英, 郭焕银, 毛强, 杨刚, 彭振生. V替代Mn对La0.45Ca0.55MnO3电荷有序相及自旋玻璃态的影响. 物理学报, 2010, 59(12): 8883-8889. doi: 10.7498/aps.59.8883 [3] 梅烨, 陈亮, 曹永珍, 刘宝琴, 何军辉, 朱增伟, 许祝安. SrMn0.5Fe0.5O3的自旋玻璃态和过渡金属离子价态的研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2795-2800. doi: 10.7498/aps.59.2795 [4] 田宏玉, 胡经国, 许小勇. 铁磁/反铁磁双层膜中冷却场对交换偏置场的影响. 物理学报, 2009, 58(4): 2757-2761. doi: 10.7498/aps.58.2757 [5] 潘靖, 周岚, 胡经国. 交换偏置系统中的反铁磁磁化与自旋波. 物理学报, 2009, 58(9): 6487-6493. doi: 10.7498/aps.58.6487 [6] 杨子元. 立方对称晶场中6S(3d5)态离子的磁相互作用及其自旋哈密顿参量的微观起源. 物理学报, 2008, 57(7): 4512-4520. doi: 10.7498/aps.57.4512 [7] 马 梅, 蔡 蕾, 王兴福, 胡经国. 掺杂下铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置的增强. 物理学报, 2007, 56(1): 529-534. doi: 10.7498/aps.56.529 [8] 潘 靖, 周 岚, 陶永春, 胡经国. 外应力场下铁磁/反铁磁双层膜系统中的自旋波. 物理学报, 2007, 56(6): 3521-3526. doi: 10.7498/aps.56.3521 [9] 魏 群, 杨子元, 王参军, 许启明. 轴对称晶场中d3离子激发态对4A2基态自旋哈密顿参量的影响. 物理学报, 2007, 56(1): 507-511. doi: 10.7498/aps.56.507 [10] 许小勇, 潘 靖, 胡经国. 交换偏置双层膜中的反铁磁自旋结构及其交换各向异性. 物理学报, 2007, 56(9): 5476-5482. doi: 10.7498/aps.56.5476 [11] 潘 靖, 陶永春, 胡经国. 外应力场下铁磁/反铁磁双层膜系统中的交换偏置. 物理学报, 2006, 55(6): 3032-3037. doi: 10.7498/aps.55.3032 [12] 金 硕, 解炳昊. 外磁场中海森伯反铁磁模型的代数结构和压缩态解. 物理学报, 2006, 55(8): 3880-3884. doi: 10.7498/aps.55.3880 [13] 俞 坚, 张金仓, 曹桂新, 王仕鹏, 敬 超, 曹世勋. 相分离Nd0.5Ca0.5MnO3体系的再入型自旋玻璃行为和电荷有序. 物理学报, 2006, 55(4): 1914-1920. doi: 10.7498/aps.55.1914 [14] 杨子元, 郝 跃. 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. 物理学报, 2005, 54(6): 2883-2892. doi: 10.7498/aps.54.2883 [15] 伏广才, 李明星, 董 成, 郭 娟, 杨立红. KxCoO2·yH2O(x<0.2,y≤0.8)的晶体结构、输运及磁学性质. 物理学报, 2005, 54(12): 5713-5716. doi: 10.7498/aps.54.5713 [16] 杨子元. 晶体材料中3d2态离子自旋哈密顿参量的微观起源. 物理学报, 2004, 53(6): 1981-1988. doi: 10.7498/aps.53.1981 [17] 邵常贵, 潘贵军, 邵亮, 陈中秋, 肖俊华. 真空哈密顿约束对扩展knot态的作用计算. 物理学报, 2000, 49(4): 619-625. doi: 10.7498/aps.49.619 [18] 王治国, 丁国辉, 许伯威. 反铁磁链的自旋Peierls相变. 物理学报, 1999, 48(2): 296-301. doi: 10.7498/aps.48.296 [19] 冯世平. 由反铁磁态而引起的超导电性. 物理学报, 1989, 38(9): 1492-1496. doi: 10.7498/aps.38.1492 [20] 王鼎盛, 蒲富恪. 有限铁磁—反铁磁线链中的自旋波谱及其激发. 物理学报, 1964, 20(11): 1067-1078. doi: 10.7498/aps.20.1067
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##### 出版历程
• 收稿日期:  2005-01-27
• 刊出日期:  2005-09-20

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