稀土纳米团簇的磁性能研究
发布时间：2022-02-04 20:45
近年来,研究纳米磁性材料在科学技术上具有广泛的应用,人们在实验和理论计算两个方面进行了大量的研究。磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料,其中硬磁材料的开发与磁性研究是新型纳米结构材料研究领域内的一个热门的焦点,也是深入研究基本磁学问题的良好载体。纳米磁性材料与块体磁性材料不仅性质几乎相同,而且纳米磁性材料的性质与其尺寸大小有关。研究表明,随着纳米磁性材料尺寸不断的增大,则纳米磁性材料的比表面积将不断减小,从而导致化学和物理性质发生明显的变化。由于稀土原子含有未填满的4f电子轨道,从而使得稀土原子拥有非常大的自旋磁矩和轨道磁矩,同时能让稀土原子表现出强的磁各向异性的特性,原因是稀土原子4f轨道的电子具有很强局域性和自旋-轨道耦合效应。镧系（Ln）纳米结构具有满足先进器件小型化需求的潜力,比如磁性存储器中的超高存储密度,由于它们具有卓越的磁性能。然而,关于Ln系块体和最小纳米团簇结构的基本性质的问题仍然没有得到更好的解决。从应用和科学的两方面角度来看,确定它们的基态结构稳定性、磁耦合和磁各向异性至关重要。因此,对稀土纳米团簇的深入研究有助于开发新型光电材料和磁性材料,并将其应用于自旋电子学、高...
【文章来源】：西南大学重庆市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图1.1分别为Eu、Ce和Pr的三种晶体结构
理论基础与计算方法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个单电子的波函数用(,)表示，是空间坐标，是自旋坐标。波函数将改为行列式描述，它反映了量子态的线性叠加。利用数学方法能够将方程表示为：[2+()+∑∫|(′)|2|′|≠]()∑∫|(′)(′)|2|′|≠()=()(2.38)2.4金属磁性理论2.4.1海森堡交换模型海森堡提出的交换模型是研究铁磁系统的有利工具。该模型对氢分子基态通过对量子力学的方法来求解。交换能可以利用电子的自旋态进行描述，交换能公式：=212,其中A待定常数，多原子系统被推广使用了海森堡交换作用模型，这样多电子系统也可以用海森堡模型描述，如下公式所示：=∑2<(2.39)其中，表示标记为i，j的电子之间的交换积分，假如A=,则有下面的公式：=2∑<j(2.40)当自旋方向平行（或反平行）时，体系处于自旋稳定态。则上式（2.40）中，即为海森堡交换模型。在图2.1中，当A>0时，各个电子自旋的平行方式对应着不图2.1氢分子电子系统的示意图
SmCo纳米团簇磁性的第一性原理研究25簇结构首先使用VASP软件进行结构优化，优化时摆放的位置如图3.1右下方所示。图3.1在Sm3Co18纳米团簇中，显示出每一层中Sm和Co原子所在位置的平均磁矩。图3.2在Sm3Co18纳米团簇中，分别计算出每一层中Sm原子和Co原子的平均自旋磁矩，平均轨道磁矩和平均总磁矩。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent developments of rare-earth-free hard-magnetic materials[J]. Da Li,DeSheng Pan,ShaoJie Li,ZhiDong Zhang. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2016(01)
[2]稀土元素在国民经济发展中的应用[J]. 韩玥,郭明强,田兆墨. 中国矿业. 2011(S1)
[3]磁学的发展与重要磁性材料的应用[J]. 胡双锋,黄尚宇,周玲,吕书林. 稀有金属材料与工程. 2007(S3)
[4]纳米磁性材料及其应用[J]. 都有为. 材料导报. 2001(07)
本文编号：3613912
【文章来源】：西南大学重庆市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图1.1分别为Eu、Ce和Pr的三种晶体结构
理论基础与计算方法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个单电子的波函数用(,)表示，是空间坐标，是自旋坐标。波函数将改为行列式描述，它反映了量子态的线性叠加。利用数学方法能够将方程表示为：[2+()+∑∫|(′)|2|′|≠]()∑∫|(′)(′)|2|′|≠()=()(2.38)2.4金属磁性理论2.4.1海森堡交换模型海森堡提出的交换模型是研究铁磁系统的有利工具。该模型对氢分子基态通过对量子力学的方法来求解。交换能可以利用电子的自旋态进行描述，交换能公式：=212,其中A待定常数，多原子系统被推广使用了海森堡交换作用模型，这样多电子系统也可以用海森堡模型描述，如下公式所示：=∑2<(2.39)其中，表示标记为i，j的电子之间的交换积分，假如A=,则有下面的公式：=2∑<j(2.40)当自旋方向平行（或反平行）时，体系处于自旋稳定态。则上式（2.40）中，即为海森堡交换模型。在图2.1中，当A>0时，各个电子自旋的平行方式对应着不图2.1氢分子电子系统的示意图
SmCo纳米团簇磁性的第一性原理研究25簇结构首先使用VASP软件进行结构优化，优化时摆放的位置如图3.1右下方所示。图3.1在Sm3Co18纳米团簇中，显示出每一层中Sm和Co原子所在位置的平均磁矩。图3.2在Sm3Co18纳米团簇中，分别计算出每一层中Sm原子和Co原子的平均自旋磁矩，平均轨道磁矩和平均总磁矩。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent developments of rare-earth-free hard-magnetic materials[J]. Da Li,DeSheng Pan,ShaoJie Li,ZhiDong Zhang. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2016(01)
[2]稀土元素在国民经济发展中的应用[J]. 韩玥,郭明强,田兆墨. 中国矿业. 2011(S1)
[3]磁学的发展与重要磁性材料的应用[J]. 胡双锋,黄尚宇,周玲,吕书林. 稀有金属材料与工程. 2007(S3)
[4]纳米磁性材料及其应用[J]. 都有为. 材料导报. 2001(07)
本文编号：3613912
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