Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ФИЗИКА

СКИРМИОНЫ В МАГНИТО-СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВЕРХРЕШЕТКАХ: ВЛИЯНИЕ ФРУСТРАЦИИ И ЛАТЕРАЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ

vika_glad 450 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 40 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 08.02.2021
В нынешнее время большого развития достигло изучение фазовых переходов и критических явлений в статистической физике. Компьютерное моделирование, написание программ и крупные аналитические решения помогли сделать весьма большой шаг в решении многих задач, в исследовании материалов, их свойств и поведения при наложении на них различного рода условий.
Введение

Вопрос фазовых переходов в теоретической физике считается одним из крайне важных вопросов. Статистическая теория фазовых переходов призвана найти ответы на такие вопросы, как установление механизма появления фазовых переходов, установление характеристик фазовых переходов. Также несмотря на то, что причины фазовых переходов ранее были выяснены (утрата равновесия первоначальной фазы, изменение текстуры материала), установление характеристик перехода связано с крупными вычислительными проблемами. Внимание физиков привлекает изучение самих фазовых переходов и критических явлений, связанных с ними. Особый акцент делается на фазовые переходы второго рода, который связан с изменением структуры вещества, но без обмена энергией с внешней средой. Углубленное изучение требует новых подходов, исследование, поиск и синтез новых материалов с необычными физическими параметрами. Подобными материалами являются, например, мультиферроики, а также сверхрешетки мультиферроиков толщиной от одного до нескольких атомных слоев. Изучение плёнок, которые обладают редкими свойствами, приводят к значительным открытиям в области развития физики магнетизма, физики твердого тела и т.д. Для того, чтобы изучить тот или иной процесс, сопровождающийся фазовым переходом, в нынешнее время прибегают к компьютерному моделированию. Получаемые данные сильно зависят от типа использованного метода, алгоритма, задаваемого программой. Большой вклад в иследование вопросов физики фазовых переходов и ритических явлений внесли численные методы Монте-Карло, которые хорошо описали параметры магнитных систем разной пространственной размерности с обнаружением уникальных свойств, принадлежащим этим системам во время фазовых переходов. Целью работы является изучение появления и устойчивости скирмионов в магнито-сегнетоэлектрических сверхрешетках, а также влияния на них фрустрации и латеральных эффектов. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи: 1. Моделирование сверхрешёточного мультиферроика с чередующимися ферромагнитными и ферроэлектрическими слоями с учетом вторых ближайших соседей. 2. Написание программы, реализующей метод Монте-Карло для полученной модели. 3. Проведение численное исследование фазовых переходов с учётом влияния размерных эффектов в сверхрешётке мультиферроика в форме наноплёнки. Актульность темы. Из-за уникальности наноплёнок мультиферроиков, большинство современных научных исследований направлены именно в это русло. Путём изучения данных материалов, можно изучить необычные поверхностные эффекты, которые, в свою очередь, можно регулировать путем изменения параметров решетки. На основе исследований этих материалов возможно углубленное развитие нынешней электроники и спинтроники, создание новых и совершенных устройств и приборов, а также многого другого. Следовательно, актуальность данной темы важна, так как ее развитие несет в себе очень большие перспективы ?
Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3 1. МУЛЬТИФЕРРОИКИ 5 1.2. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ И КЛАССИФИКАЦИЯ МУЛЬТИФЕРРОИКОВ 7 2. СВЕРХРЕШЕТКИ И ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ 10 3. СКИРМИОНЫ 16 4. МОДЕЛЬ ИЗИНГА 20 5. МЕТОД МОНТЕ-КАРЛО 22 6. ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ 23 7. РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 24 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 34
Список литературы

1. Смоленский Г.А., Чупис И.Е. Сегнетомагнетики // Успехи Физических Наук. 1982. Т. 137, № 7. С. 415. 2. Пятаков А.П., Звездин А.К. Магнитоэлектрические материалы и мультиферроики // Успехи Физических Наук. 2012. Т. 182, № 6. С. 593. 3. Лайнс М.., Гласс А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы / под ред. Леманова В.В., Смоленского Г.А. Москва: МИР, 1981. 736 с. 4. Струков Б.А., Леванюк А.П. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. Москва: Наука, 1983. 240 с. 5. Уайт Р. Квантовая теория магнетизма / под ред. Боровика-Романова А.С., Питаевского Л.П. Москва: МИР, 1985. 304 с. 6. Curie P. Sur la symetrie dans les phenomenes physiques, symetrie d’un champ electrique et d’un champ magnetique // J. Phys. Theor. Appl. 1894. Vol. 3. P. 393– 415. 7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика Сплошных Сред. Москва: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1959. 532 с. 8. Дзялошинский И.Е. К вопросу о магнитоэлектрическом эффекте в антиферромагнетиках // Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. 1959. Т. 37. С. 881–882. 9. Астров Д.Н. Магнитоэлектрический эффект в антиферромагнетиках // Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. 1960. Т. 38. С. 984. 10. Смоленский Г.А., Исупов В.А., Крайник Н.Н., Аграновская А.И. К вопросу о сосуществовании сегнетоэлектрического и ферримагнитного состояний // Изв. АН СССР. Сер. Физ. 1961. Т. 25, № 11. С. 1333. 11. Боков В.А., Мыльникова И.Е., Смоленский Г.А. Сегнетоэлектрикиантиферромагнетики // Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. Т. 42, № 2. С. 643–646. 12. Смоленский Г.А., Исупов В.А., Аграновская А.И., Крайник Н.Н. Новые сегнетоэлектрики сложного состава // Физика Твердого Тела. 1960. Т. 2. С. 2982–2985. 13. Смоленский Г.А., Юдин В.М., Шер Е.С., Столыпин Ю.Е. Антиферромагнитные свойства некоторых перовскитов // Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. 1962. Т. 43, № 9. С. 877–880. 14. Недлин Г.М. К теории фазового перехода второго рода из ферромагнитного в ферромагнитное и сегнетоэлектрическое состояние // Физика Твердого Тела. Т. 4, № 12. С. 3568–3574. 15. Schmid H., Freeman A.J. Magnetoelectric interaction phenomena in crystals. Gordon and. London, 1975. 228 p. 16. Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals / ed. Fiebig M., Eremenko V. V., Chupis I.E. Dordrecht: Springer Netherlands, 2004. 17. Khomskii D. Classifying multiferroics: Mechanisms and effects // Physics. 2009. Vol. 2. P. 20. 18. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. // Электродинамика сплошных сред // М.: Наука, 266 с., 1992. 19. Муртазаев А.К. Исследование критических в моделях реальных магнетиков методами вычислительной физики: Диссертация докт. физ.-мат. наук СПбГУ - СПб., 1999. - 280 с. 20. Муртазаев А.К., Ибаев Ж.Г. Критические свойства анизотропной модели Изинга с конкурирующими взаимодействиями // ЖЭТФ. 2011.т. 140. № 1. С. 123-130. 21. Ожогин В.И. Савченко М.А. Обменно усиленные линейные и нелинейные магнитоакустические эффекты в антиферомагнетиках. // УФН. 1984. Т.143. С. 676-677. 22. Паташинский А.З., Покровский В.А. Флуктуационная теория фазовых переходов. - М.: Наука, 1982. - 380 с. 23. Пелетминский С.В. Связанные магнитоупругие колебания в антиферромагнетиках // ЖЭТФ. 1959. T.37. С. 452-457. 24. Плакида Н.М. Метод двухвременных функции Грина в теории ангармонических кристаллов // Статистическая физика и квантовая теория поля. – Сб. Под ред. Н.Н. Боголюбова. М.: Наука, 1973. С.205-240. 25. Пятаков А.П., Звездин А.К. Магнитоэлектрические материалы и мультиферроики // УФН 2012. Т.182. № 6. С.593-620. 26. Савченко А.М., Дергачев М.А., Садовников Б.И. Модель фазовых переходов в магнитных системах // Математические заметки. 2013. Т.93. №3. С.477-482. 27. Савченко М.А., Хабахпашев М.А. Связанные сегнетомагнитоупругие волны в сегнетоантиферромагнетиках // ФТТ. 1976. Т.18. С.2699-2703. 28. Савченко М.А., Хабахпашев М.А. Обменное усиление магнитоэлектрической связи в сегнетоантиферромагнетиках // ФТТ. 1978. Т.20. С.39-41. 29. Садовников Б.И., Харрасов М.Х., Абдуллин А.У. Усиление магнитоупругого и магнитоэлектрического взаимодействий в сегнетоантиферромагнетиках с орторомбической симметрией // Вестник МГУ. Серия физ. 1995. Т.36. С.63-69. 30. Туров Е.А., Колчанов А.В., Меньшенин В.В., Мирсаев И.Ф., Николаев В.В. Симметрия и физические свойства антиферромагнетиков. М.: Физматлит. 2001. 566 c. 31. Туров Е.А., Шавров В.Г. Об энергетической щели для спиновых волн в ферро- и антиферромагнетиках, связанной с магнитоупругой энергией // ФТТ, 1965. Т. 7, В.1,С. 217. 32. Тябликов С.В. Методы квантовой теории магнетизма. Изд. 2-е, испр. И доп. М.: Наука, 1975, 528 с. 33. Фарзетдинов М.М., Харрасов М.Х. Метод функции Грина в теории антиферромагнетика кубической симметрии // Уч. зап. Башк. гос. ун-та. Сер. физ. 1972. Вып. 57. №2. С. 72-82. 34. Харрасов М.Х. Обменное усиление магнитоупругой связи в антиферромагнетиках // ДАН. 1994. Т.335. С. 175-177. 35. Харрасов М.Х. Обменное усиление магнитоупругого взаимодействия в антиферомагнетиках орторомбической симметрии // ДАН. 1994. Т. 339. С. 761-763. 36. Шарафуллин И.Ф. Влияние внешних полей на динамические взаимодействия в сегнетомагнитных кристаллах. // Диссертация на соискание степени к. ф.-м. н. 2012. С. 4-8. 37. Barber M.N. Finite-size scaling. In: Phase transitions and critical phenomena. V.8, p.1 (Academic press, New York, 1983). 38. Bortz, A. B., Kalos, M. H. and Lebowitz, J. L. 1975 J. Comp. Phys. 17, 10. 39. Cooper B.R. Spin waves and magnetic resonance in rare-earth metals: Thermal, applied- field and magnetoelastic effects II Phys. Rev., 1968, V. 169, № 2, P 281. 40. H.T. Diep. Theory of Magnetism // World Scientific, Singapore, pp. 177-200, 2014. 41. Ferrendberg A.M., Swendsen R.H. Optimized Monte Carlo data analysis // Phys. Rev. Lett. – 1989, - V.63, N.12. – P.1195-1198. 42. Folen V.J., Rado J.T., Stalder E.W. // Anisotropy of the magneto-electric effect in // Phys. Rev. Lett. 1961. Vol. 6. P. 607-608. 43. Metropolis N., Ulam S. The Monte Carlo method // Journal of the American Statistical Association, 1949, 44, № 247, 335—341. 44. Mizushima K., Iida S. Effective in-plane anisotropy field in Fe203 II J. Phys. Soc. Japan, 1966, V. 21, P. 1521. 45. Косевич А., Иванов Б., Ковалев А., Нелинейные волны намагниченности // Наукова Думка, 1983, 182 с. 46. A. Bogdanov, U. R?o?ler, M. Wolf, K.-H. M?uller, Magnetic structures and reorientation transitions in noncentrosymmetric uniaxial antiferromagnets, Physical Review B 66 (21) (2002) 214410. 47. U. R?o?ler, A. Bogdanov, C. Pfleiderer, Spontaneous skyrmion ground states in magnetic metals, Nature 442 (7104) (2006) 797. 48. H. T. Diep, S. El Hog, A. Bailly-Reyre, Skyrmion crystals: Dynamics and phase transition, AIP Advances 8 (5) (2018) 055707. 49. N. Kiselev, Ns kiselev, an bogdanov, r. sch?afer, and uk r?o?ler, j. phys. d 44, 392001 (2011)., J. Phys. D 44 (2011) 392001. 50. J. Sampaio, V. Cros, S. Rohart, A. Thiaville, A. Fert, Nucleation, stability and current-induced motion of isolated magnetic skyrmions in nanostructures, Nature nanotechnology 8 (11) (2013) 839. 51. S. M?uhlbauer, B. Binz, F. Jonietz, C. Pfleiderer, A. Rosch, A. Neubauer, R. Georgii, P. B?oni, Skyrmion lattice in a chiral magnet, Science 323 (5916) (2009) 915–919. 52. W. M?unzer, A. Neubauer, T. Adams, S. M?uhlbauer, C. Franz, F. Jonietz, R. Georgii, P. B?oni, B. Pedersen, M. Schmidt, et al., Skyrmion lattice in the doped semiconductor fe 1- x co x si, Physical Review B 81 (4) (2010) 041203. 53. H. T. Diep, Quantum theory of helimagnetic thin films, Phys. Rev. B 91 (2015) 014436. 54. X. Yu, Y. Onose, N. Kanazawa, J. Park, J. Han, Y. Matsui, N. Nagaosa, Y. Tokura, Real-space observation of a two-dimensional skyrmion crystal, Nature 465 (7300) (2010) 901. 31 55. X. Yu, N. Kanazawa, Y. Onose, K. Kimoto, W. Zhang, S. Ishiwata, Y. Matsui, Y. Tokura, Near room-temperature formation of a skyrmion crystal in thin-films of the helimagnet fege, Nature materials 10 (2) (2011) 106. 56. S. Seki, X. Yu, S. Ishiwata, Y. Tokura, Observation of skyrmions in a multiferroic material, Science 336 (6078) (2012) 198–201 57. S. Seki, S. Ishiwata, Y. Tokura, Magnetoelectric nature of skyrmions in a chiral magnetic insulator cu 2 oseo 3, Physical Review B 86 (6) (2012) 060403. 58. X. Yu, M. Mostovoy, Y. Tokunaga, W. Zhang, K. Kimoto, Y. Matsui, Y. Kaneko, N. Nagaosa, Y. Tokura, Magnetic stripes and skyrmions with helicity reversals, Proceedings of the National Academy of Sciences 109 (23) (2012) 8856–8860. 59. A. Rosch, Extra twist in magnetic bubbles, Proceedings of the National Academy of Sciences 109 (23) (2012) 8793–8794. 60. N. Romming, C. Hanneken, M. Menzel, J. E. Bickel, B. Wolter, K. von Bergmann, A. Kubetzka, R. Wiesendanger, Writing and deleting single magnetic skyrmions, Science 341 (6146) (2013) 636–639. 61. A. Pyatakov, D. Sechin, A. Sergeev, A. Nikolaev, E. Nikolaeva, A. Logginov, A. Zvezdin, Magnetically switched electric polarity of domain walls in iron garnet films, EPL (Europhysics Letters) 93 (1) (2011) 17001. 62. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979. 512 с. 63. Р.Бакстер. Точно решаемые модели в стаиической механике., Мир, Мостква (1985). 64. D.P.Landau and K.Binder, Monte Carlo Simulations in Statistical 11. Phhysics,Cambridge Univ. Press, Cambridge(2000). 65. P.H. Lundon, K. Markstrom,and A.Rosengren,Phil.Mag. 89,2042 (2009). 66. P.Butera and M. Comi, Phys. Rev. B 65, 144431 (2002). 67. P. Butera and M. Comi, Phys. Rev. B 72, 014442 (2005). 68. M. Plischke and J. Oitmaa, Phys. Rev. B 19, 487 (1979). 69. J. R. Banavar, D. Jasnow, and D.P. Landau, Phys. Rev. B 20, 3820 (1979). 70. M.J. Velgakis and M.Ferer, Phys. Rev. B 27, 401 (1983). 71. А.К. Муртазаев, И.К. Камилов, М.К. Рамазанов, ФНТ 32, 323 (2006). 72. A.Mailhot, M.L. Plumer, and A.Caille, Phys. Rev. B 50, 6854 (1994). 73. А.К. Муртазаев, М.К. Рамазанов, М.К. Бадиев, ФНТ 35, 663 (2009). 74. H.Kawamura, J.Phys. Soc. Jpn. 61, 1299 (1992). 75. А.К. Муртазаев, М.К. Рамазанов, ФТТ 53, 1004 (2011). 76. А.К. Муртазаев, М.К. Рамазанов, М.К. Бадиев, ФТТ 52, 1557 (2010). 77. А.К. Муртазаев, И.К. Камилов, М.К. Рамазанов, ФТТ 47, 1125 (2005). 78. A. Mitsutake, Y. Sugita, and Y.Okamoto, Biopolymers 60,96 (2001)/ 79. А.К. Муртазаев, М.К. Рамазанов, М.К. Бадиев, ЖЭТФ 132, 1152 (2007). 80. Mitsutake A., Sugita Y., Okamoto Y. Generalized-Ensemble Algorithms for Molecular Simulations of Biopolimers // preprint cond-mat/0012021.
Отрывок из работы

1. МУЛЬТИФЕРРОИКИ Всё больший интерес учёных привлекают мультиферроики и сверхрешетки мультиферроиков в связи с наличием фрустраций и конкуренции различного рода взаимодействий, которая проявляется в сосуществовании и взаимосвязи сегнетоэлектрического и магнитного упорядочения. Сосуществование магнитного и сегнетоэлектрического упорядочения характеризует главное свойство мультиферроиков [1, 2]. Электрические и магнитные явления известны с давних пор. Связь электричества и магнетизма в электромагнитных волнах установлена со времен Максвелла. Возникновение спонтанного упорядочения электрических диполей в диэлектрических кристаллах (сегнетоэлектричество) возникает при корреляции смещений заряженных ионов из локальных центросимметричных позиций в решетке кристаллов ниже температуры Кюри (TC). В результате сегнетоэлектрический фазовый переход при T = TC является одновременно структурным фазовым переходом в состояние, не имеющее центральной симметрии. Таким образом, сегнетоэлектричество может существовать лишь в кристаллах с симметрией, не обладающей центром инверсии – особой точкой внутри фигуры, характеризуемая тем, что любая проведенная через нее прямая по обе стороны от нее встретит одинаковые точки фигуры [3, 4].
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg