磁性颗粒膜的蒙特卡罗模拟

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1、单位代码：10293密级：专业学位硕士论文论文题目：磁性颗粒膜的蒙特卡罗模拟学号1215022712姓名李少华导师任山令专业学位类别工程硕士类申请型全日制专申业请（领域）电子与通信工程论文提交日期二零一八年四月ResearchoverMagneticGranularFilmBasedonMonteCarloSimulationThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByShaohuaLiSupervi

2、sor:Prof.ShanlingRenApril2018南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生学号：____________研究生签名：_____________日期：___

3、_________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人承诺所呈交的学位论文不涉及任何国家秘密，本人及导师为本论文的涉密责任并列第一责任人。本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。非国家秘密类涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：__________

4、__日期：_____________摘要自然界中充满着无序和随机结构，逾渗理论是处理强无序和随机几何结构最好的方法之一，它可以应用到广泛的物理现象中去，而且应用的范围正在逐渐扩大。逾渗模型是为描述空间分布的随机过程而创建的物理模型，它比较直观的体现了无序介质逐渐渗透的过程。蒙特卡罗方法是一种以概率统计为指导的统计模拟方法，对于处理逾渗过程中的数值研究十分有效。金属-绝缘体颗粒薄膜是由纳米尺度的金属颗粒均匀分布于绝缘体中构成的复合型导电材料。在金属-绝缘体颗粒膜中随着金属颗粒成分占比f逐渐增加至逾渗阈值f时，金属-绝缘c体颗粒膜在逾渗阈值附近发生绝缘

5、体至金属的转变即逾渗转变，逾渗系统中逾渗阈值的求解是研究的关键。同理，在纳米磁性颗粒膜中，随着温度逐渐增加至居里温度处或磁性颗粒成分占比逐渐增加至阈值处，系统逐渐发生铁磁性至顺磁性的逾渗转变。本文将逾渗理论应用于金属-绝缘体颗粒膜和纳米磁性颗粒膜中，采用蒙特卡罗方法对其进行模拟，重点分析了金属-绝缘体颗粒膜的电输运特性和纳米磁性颗粒膜的磁化行为，主要工作内容和研究成果如下：（1）采用蒙特卡罗方法得到二维逾渗模型的几何逾渗阈值和三维逾渗模型的几何逾渗阈值分别为0.6和0.32。引入有限温度使颗粒间产生跳跃电导，使二维逾渗模型的逾渗阈值fc由0.6降为

6、0.32，三维逾渗模型的逾渗阈值f由0.32降为0.12。c（2）颗粒几何形状对系统逾渗阈值有很大影响，半轴比较大的旋转椭球更易形成贯穿整个复合体系的导电连通通道，颗粒的形状越扁平系统逾渗阈值越小。结合有效介质理论对逾渗点附近的薄膜样品进行了验证，模拟得到的有效电阻率与温度的变化关系与实验数据一致。（3）模拟二维和三维纳米磁性颗粒膜系统，随着温度的升高纳米磁性颗粒膜逐渐由铁磁性向顺磁性转变。随着系统中颗粒间交换作用和偶极作用的增强，系统的剩磁和矫顽力逐渐变大，而且颗粒间的交换作用对系统磁化行为影响最为明显，交换作用系数越大，磁滞回线矩形比越高。（4

7、）考虑退磁场对不同形状的磁性颗粒系统磁化强度的影响，长椭球的半轴比越大即颗粒形状越长尖时，轴向退磁因子越小，系统中的退磁场越小，系统更容易被磁化。反之，扁椭球形状的系统，随着颗粒形状越扁大，轴向退磁因子越大，系统中的退磁场也越大，此时系统难磁化。圆柱形状的颗粒越细长，圆柱轴向中心处的退磁因子越小，系统较易磁化。（5）考虑非铁磁性颗粒掺杂后对系统磁化行为的影响，模拟不同磁性颗粒占比条件下的I系统磁化行为，发现当磁性颗粒成分占比达到0.2时，系统发生顺磁性至铁磁性的逾渗转变，该值小于系统中的几何逾渗阈值。关键词：蒙特卡罗模拟，逾渗模型，颗粒膜，有效介质

8、理论，磁滞回线IIAbstractThenatureisfullofdisorderandrandomstructure.