Исследование фазовых переходов в системах с конкурирующими взаимодействиями в магнитном поле методом компьютерного моделирования

Получена 22 августа 2019; Принята 03 октября 2019;
Цитирование: С.В. Белим. Исследование фазовых переходов в системах с конкурирующими взаимодействиями в магнитном поле методом компьютерного моделирования. Письма о материалах. 2020. Т.10. №1. С.5-9
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-1-5-9

Аннотация

Фазовая диаграммы системы с конкурирующими ферромагнитным и антиферромагнитным взаимодействиями.В статье проведено исследование спиновых систем с конкурирующими взаимодействиями во внешнем магнитном поле. Рассмотрена модель Изинга с ферромагнитными близкодействующими силами и дальнодействующими антиферромагнитными силами. Дальнодействующие силы убывают по степенному закону. Дальнодействующее взаимодействие характеризуется скоростью убывания с расстоянием и относительной интенсивностью. Для компьютерного моделирования использован алгоритм Метрополиса. Введены два параметра порядка для ферромагнитного и антиферромагнитного упорядочивания. Использована теория конечноразмерного скейлинга. Температура фазового перехода определялась на основе куммулянтов Биндера для каждого из параметров порядка. Построена фазовая диаграмма системы при различных значениях параметров дальнодействия. Показано, что при понижении температуры система может переходить из парамагнитной фазы как в ферромагнитную, так и антиферромагнитную фазу. Вид низкотемпературной фазы зависит от интенсивности дальнодействующих сил и не зависит от скорости убывания взаимодействия с расстоянием. Существует граничное значение интенсивности дальнодействующих сил, ниже которого реализуется ферромагнитная фаза, а выше — антиферромагнитная. Исследовано изменение фазовой диаграммы под действием внешнего магнитного поля. Во внешнем магнитном поле ферромагнитный фазовый переход становится размытым. Температура антиферромагнитного фазового перехода во внешнем поле убывает по квадратичному закону. Граничное значение интенсивности дальнодействующих сил линейно растет с увеличением напряженности внешнего магнитного поля. Изменение граничного значения под действием магнитного поля приводит к изменению типа низкотемпературной фазы. Этот эффект проявляется как фазовый переход из антиферромагнитной в ферромагнитную фазу под действием внешнего магнитного поля. Проведено сравнение с данными реальных экспериментов.

Ссылки (29)

1. P. Kayser, M. J. Martinez-Lope, J. A. Alonso, M. Retuerto, M. Croft, A. Ignatov, M. T. Fernandez-Diaz. Inorg. Chem. 52, 11013 (2013). Crossref
2. X. Ou, Z. Li, F. Fan, H. Wang, H. Wu. Sci. Rep. 4, 7542 (2014). Crossref
3. J. Enkovaara, O. Heczko, A. Ayuela, R. M. Nieminen. Phys. Rev. B. 67, 212405 (2003). Crossref
4. E. Luijten, H. W. J. Blote. Phys. Rev. B. 56, 8945 (1997). Crossref
5. S. V. Belim. JETP Letters. 77, 2, 112 (2003). Crossref
6. S. V. Belim. Herald of the Bauman Moscow State Tech. Univ., Nat. Sci. 1, 37 (2019). Crossref
7. E. Bayong, H. T. Diep. Phys. Rev. B. 59, 11919 (1999). Crossref
8. E. Luijten. Phys. Rev. E. 60, 7558 (1999). Crossref
9. S. V. Belim, I. B. Larionov, R. V. Soloneckiy. Phys. Metals Metallogr. 117, 1079 (2016). Crossref
10. W. Li, H. P. Kunkel, X. Z. Zhou, G. Williams, Y. Mukovskii, D. Shulyatev. J. Phys. Condens. Matter. 16, L109 (2004). Crossref
11. M. G. Pini, A. Rettori, P. Betti, J. S. Jiang, Y. Ji, S. G. E. te Velthuis, G. P. Felcher, S. D. Bader. J. Phys.: Condens. Matter. 19, 479003 (2007). Crossref
12. H. W. J. Blote, X. N. Wu. J. Phys. A. 23, L627 (1990). Crossref
13. A. A. Tarasenko, L. Jastrabik, F. Nieto, C. Uebing. Phys. Rev. B. 59, 8252 (1999). Crossref
14. X.-Z. Wang, J. S. Kim. Phys. Rev. Lett. 78, 413 (1997). Crossref
15. D. P. Landau, K. Binder. Phys. Rev. B. 17, 2328 (1978). Crossref
16. D. I. Gorbunov, M. S. Henriques, N. Qureshi, B. Ouladdiaf, C. S. Mejia, J. Gronemann, A. V. Andreev, V. Petricek, E. L. Green. Phys. Rev. Materials. 2, 084406 (2018). Crossref
17. F. Casanova, S. de Brion, A. Labarta, X. Batlle. J. Phys. D: Appl. Phys. 38, 3343 (2005). Crossref
18. V. K. Pecharsky, K. A. Gschneidner Jr. J. Alloys Compounds. 260, 98 (1997). Crossref
19. L. Morellon, J. Blasco, P. A. Algarabel, M. R. Ibarra. Phys. Rev. B. 62, 1022 (2000). Crossref
20. E. M. Levin, K. A. Gschneidner Jr., V. K. Pecharsky. Phys. Rev. B. 65, 214427 (2002). Crossref
21. C. Magen, L. Morellon, P. A. Algarabel, C. Marquina, M. R. Ibarra. J. Phys.: Condens. Matter, 15, 2389 (2003). Crossref
22. Y. Zuo, R. Chahine, T. K. Bose. IEEE Trans. Magn. 39, 3358 (2003). Crossref
23. V. Hardy, S. Majumdar, S. J. Crowe, M. R. Lees, D. McK. Paul, L. Herve, A. Maignan, S. Hebert, C. Martin, C. Yaicle, M. Hervieu, B. Raveau. Phys. Rev. B. 69, 020407 (R) (2004). Crossref
24. F. Casanova, A. Labarta, X. Batlle, J. Marcos, L. Manosa, A. Planes, S. de Brion. Phys. Rev. B. 69, 104416 (2004). Crossref
25. H. Tang, V. K. Pecharsky, K. A. Gschneidner Jr., A. O. Pecharsky. Phys. Rev. B. 69, 064410 (2004). Crossref
26. V. K. Pecharsky, K. A. Gschneidner Jr. Appl. Phys. Lett. 70, 3299 (1997). Crossref
27. Z. W. Ouyang. J. of Appl. Phys. 108, 033907 (2010). Crossref
28. Z. W. Ouyang, V. K. Pecharsky, K. A. Gschneidner Jr., D. L. Schlagel, T. A. Lograsso. Phys. Rev. B. 74, 094404 (2006). Crossref
29. N. Perez, F. Casanova, F. Bartolome, L. M. Garcia, A. Labarta, X. Batlle. Phys. Rev. B. 83, 184411 (2011). Crossref

Другие статьи на эту тему