Ca3Co2-xMnxO6体系多铁性磁序的蒙特卡洛模拟

摘要

Ca3Co2-xMnxO6(x≈1, CCMO)是一种磁致多铁性材料。Co2+和Mn4+自旋具有较强的磁晶各向异性，类似于 Ising自旋，且在低温下形成↑↑↓↓为周期单元(E型)的反铁磁结构。本文通过构建双离子Ising自旋链模型，引入次近邻交换失措，采用蒙特卡洛模拟来研究CCMO体系。通过比较能量的方法，得到大致的零温相图，找到了存在E型反铁磁的区域。并通过蒙特卡洛模拟，确认了体系存在E型反铁磁结构。根据比热和自旋结构因子结果，模拟找到了两个相变温度，可能对应实验中的两次相变。蒙特卡洛模拟还发现，在G型反铁磁与E型反铁磁序边界处存在临界相变现象。在相边界处，有限温下E型反铁磁结构的周期变成了连续变化的非公度调制。可能正是这种一维Ising链的低维特性加上交换失措效应，导致了实验上观测到的x=1时E型反铁磁失稳的现象。