S=2的单轴各向异性横向Ising模型的基态磁性质

摘要

对处于外界横向磁场中,单自旋S=2的具有单轴各向异性场的Ising铁磁体模型,采用平均场理论(MFA),基于Bogoliubov不等式,以Gibbs自由能为判据,推导出系统基态磁矩及自由能的理论公式,重点考察了单轴各向异性场D和横场Ω对自旋系统基态磁化曲线及自由能的影响,并且从磁化曲线可观察系统一阶、二阶相变的特征.研究发现随着单轴各向异性场和横场的变化,磁化曲线可分成3种:系统的磁矩由2跃变到1,发生一阶有序-有序相变;系统的磁矩由2或1跃变到0,发生一阶有序-无序相变;系统的磁矩由2或1平滑地变化到0,发生二阶有序-无序相变.在m-D/(zJ)基态磁化曲线中随着Ω的增加,系统的磁矩由2到1,1到0的一阶相变现象相继消失;同样在m-Ω/(zJ)基态磁化曲线中随着D的增加,也相继消失.通过对基态自由能曲线的分析还发现当Ω增加或D增加时,自由能总是呈下降的趋势.