铁磁畴壁附近稀少巡游电子的结构研究

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1、ElectronicStructureofDiluteItinerantElectronsonaFerromagneticDomainWallbyAiqunHuangDirectedbyProfessorJunLiDepartmentofphysicsNanjingUniversityMay2011Submittedinpartialfulfilmentoftherequirements加rthedegreeofMasterinTheoreticalP蛔sics毕业论文题目：铁磁畴壁附近稀少巡游电子的结构研究理论物理专业2008级硕

2、士生姓名：黄爱群指导教师(姓名、职称)：李俊教授摘要解释物质磁性的模型主要有两种，一种是基于局域磁矩的，例如海森堡模型；另一种是基于巡游电子的，例如考虑巡游电子之间关联效应的斯通纳模型Suhl为研究铁磁超导态共存现象提出了局域磁矩和巡游电子的相互作用模型，Barnes，Maekawa为研究磁畴畴壁在有传导电流下发生移动的现象提出了磁畴磁矩与传导电子相互作用的模型。本文受此启发，在磁畴畴壁所建议的二维系统中，除考虑了局域磁矩和巡游电子相互作用之外又考虑了局域磁矩之问的相互作用，在此哈密顿量下研究了磁畴畴壁具有少量巡游电子时的电子结构。

3、本文在第一章介绍前人在铁磁局域磁矩与巡游电子交换作用上所作的研究，主要介绍了Suhl，Barnes，Maekawa的工作，并此基础上提出了本文的哈密顿量。第二章，主要讨论如何处理我们提出的哈密顿量的理论方法。我们采用线性化白旋波近似下的霍斯坦因一普里马可夫变换，用巡游电子、磁振子的产生湮灭算符来表示本文的哈密顿量。接着我们介绍电子的有限温度格林函数方法，之所以用有限温度格林函数，是因为如果微扰论提供相互作用系统的正确描述，则有限温度理论的Tj0极限，应对耦合常数的任意值给出真正的基态。反之，零温理论只给出从无相互作用基态绝热近似而得

4、来的的哈密顿量的本征态。对于任意的系统，这两条途径可能会给出不同的本征态，这种差异特别容易在有外场时容易出现。然后我们用此格林函数方法，利用戴森方程求出本文哈密顿想下巡游电子在二阶近似下的自能和谱函数。第三章，我们讨论局域磁矩对巡游电子结构的影响。局域磁矩对自旋向上和向下巡游电子的不同影响造成了这两种电子的能带的分裂。在少量电子情况下，自旋向上和向下电子的费米面近似为以第一布里渊区原点的圆，本文分别在数学和数值计算中证实了这一点，并讨论了与系统在半满带情况下电子结构的区别。第四章，我们讨论磁振子给巡游电子结构带来的修正。在考虑自能修

5、正后，即考虑巡游电子与磁振子相互作用后，巡游电子在局域自旋之间交换作用常数J>on寸自旋极化加强，超导态下s波配的可能性被排除。在J<0时，自旋极化被削弱，即巡游电子与局域磁矩的相互作用不考虑自能时的极化作用相反。自能修正后，第一布里渊区对角线上(也=ku)自旋向上(向下)电子的费米动量k／／在J>0区域单调递减(增)，比未考虑白能修正时小(大)，这也符合上面关于费米面的结论，即巡游电子与磁振子的相互作用在J>0时有加强巡游电子极化的作用。费米动量随JH的增大而增大，随化学势的降低而减小。在半满带时，除J=0点外，七／／重整为不考虑

6、自能的费米动量点7r／2．我们给出了谱函数的能量分布曲线和能量分布曲线，由于巡游电子数目稀少时，磁振子与巡游电子的相互作用微弱，准粒子在费米面的行为接近自由电子的行为。我们根据能量和动量分布曲线给出了准粒子的色散关系，从中看出，色散曲线的killl【结构并没有半满带时明显，这也再次说明了磁振子与巡游电子在电子数目稀少时的相互作用很弱。关键词：铁磁态；海森堡模型；局域自旋；巡游电子THESIS：ElectronicStructureofDiluteItinerantElectronsonaFerromag—neticDomainWaU

7、SPECIALIZATION：TheoreticalPhysicsPOSTGRADUATE：AiqunHuangMENTOR：ProfessorJunLiAbstractTherearemainlytWOmodelsexplainingmagnetism，oneisbasedonlocalisedspin，suchasHeisenbergModel；theotheroneisbasedonitinerantelectrons，suchasStonerModel．SuhlandAbrikosovproposedamodelwhichi

8、nvolvestheexchangeinteractionoflocalisedspinanditinerantelectronsforcoexistingferromagnetismandsuperconductivity；Barn