Influences of a Uniform External Magnetic Ffiled on the Magnetic Properties of the Dipolar Heisenberg System
Date
2009
Authors
Thaer Abu Lebdeh
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
The effects of a uniform external parallel magnetic field, with strength h, on the magnetic properties of the Heisenberg system on a square lattice of size 32 X 32 have been investigated using Monte Carlo (MC) method. The model consists of three dimensional classical spin vectors in which the spins interact through the dipolar interaction, the magnetic surface anisotropy, the antiferromagnetic exchange interaction and a uniform external magnetic field along x-axis of the square lattice. The relative exchange parameter J/g, where g is the strength parameter of the dipolar parameter and J is the strength parameter of the exchange interaction, is fixed at the value -10 (i.e., J/g= -10). From a series of MC simulations, the magnetic phase diagrams for this system have been determined as a function of both the relative magnetic surface anisotropy parameter κ/g, where κ is the strength parameter of the magnetic surface anisotropy, and temperature T/g for three selected values h/g (i.e., h/g = 10, 20 and 27). At low temperatures and for k/g -4 the phase diagrams show perpendicular antiferromagnetic phase; while for k/g -4 the equilibrium phase is planer antiferromagnetic phase. The MC results also show that the phase boundary separating the two ordered phases appears to be first order with very small latent heat. Moreover, the MC results indicate that the phase boundary separating the two ordered states from the paramagnetic phase is second order. While the sequence of phases observed for deferent values of h is similar, at very low temperature the results show that the line of the first order transitions between the two ordered phases shifts towards the negative values of κ/g, with decreasing in its slope as the external field is increased. In addition, the MC results show that, both the perpendicular and planer phases are shrink as the applied field is increased.
في هذا البحث تمت دراسة التأثيرات الناشئة عن مجال مغناطيسي خارجي منتظم على الخواص المغناطيسية لشبكية مربعة لنظام هايزنبرغ ثنا قطبي فيرومغناطيسي مضاد ببعد (3232)، على درجات حرارة مختلفة باستخدام طريقة مونت كارلو. افترضت هذه الدراسة ان العزوم المغناطيسية عبارة عن عزوم كلاسيكية وتتفاعل فيما بينها من خلال تأثيرات التبادلية من نوع الفيرومغناطيسية المضادة مع الايونات المجاورة القريبة وكذلك التأثيرات الثنا قطبية ذات المدى الطويل إضافة إلى المجال المغناطيسي الخارجي المنتظم الذي يؤثر باتجاه المحور السيني للشبكية.أثناء الدراسة تم تثبيت مقدار عامل التأثيرات التبادلية J/g (نوع الفرومغناطيسية المضادة)بين الايونات المتفاعلة على القيمة - 10.0 (حيث تمثل g مقدار عامل التأثيرات الثنا قطبية). من خلال عمليات محاكاة النظام باستخدام طريقة مونت كارلو تم تحديد شكل الطور& كعلاقة بين تباين الخواص المغناطيسية السطح k/g ودرجة الحرارةT/g ، بيَّنتْ نتائج المحاكاة على درجة حرارة منخفضة و عند قيم أن النظام يفضل أن يكون من طور الفيرومغناطيسية المضاد المستوي حيث تترتبالعزوم المغناطيسية الكلاسيكية بشكل موازي لشبكية النظام.وأظهرت نتائج المحاكاة أن النظام يفضل أن يكون من طور الفيرومغناطيسية المضاد العمودي. كذلك أظهرت نتائج المحاكاة ان النظام يظهر انتقالاً من الدرجة الاولى من طور الفيرومغناطيسية المضاد المستوي الى طور الفيرومغناطيسية المضادة العمودي كلما زادة قيمة ;، و عند درجات حرارة منخفضة جدا و مع ازدياد قيمة المجال المغناطيسي الخارجي المؤثر على النظام أظهرت الدراسة نقصان في قيمة ميل خط الانتقال الفاصل بين طور الفيرومغناطيسية المضادة المستوي وطور الفيرومغناطيسية المضادة العمودي، بينما عند قيم مختلفة ل ، أظهرت نتائج مونت كارلو ان النظام يظهر انتفالاً( من الدرجة الثانية ) من طور الفيرومغناطيسية المضادة إلى طور البارامغناطيسية عند ازدياد درجات الحرارة .بالإضافة إلى ذلك بينت نتائج الدراسة حدوث انكماش في طور الفيرومغناطيسية المضاد (المستوي و العمودي) مع زيادة قيمة المجال المغناطيسي الخارجي المؤثر على النظام.
في هذا البحث تمت دراسة التأثيرات الناشئة عن مجال مغناطيسي خارجي منتظم على الخواص المغناطيسية لشبكية مربعة لنظام هايزنبرغ ثنا قطبي فيرومغناطيسي مضاد ببعد (3232)، على درجات حرارة مختلفة باستخدام طريقة مونت كارلو. افترضت هذه الدراسة ان العزوم المغناطيسية عبارة عن عزوم كلاسيكية وتتفاعل فيما بينها من خلال تأثيرات التبادلية من نوع الفيرومغناطيسية المضادة مع الايونات المجاورة القريبة وكذلك التأثيرات الثنا قطبية ذات المدى الطويل إضافة إلى المجال المغناطيسي الخارجي المنتظم الذي يؤثر باتجاه المحور السيني للشبكية.أثناء الدراسة تم تثبيت مقدار عامل التأثيرات التبادلية J/g (نوع الفرومغناطيسية المضادة)بين الايونات المتفاعلة على القيمة - 10.0 (حيث تمثل g مقدار عامل التأثيرات الثنا قطبية). من خلال عمليات محاكاة النظام باستخدام طريقة مونت كارلو تم تحديد شكل الطور& كعلاقة بين تباين الخواص المغناطيسية السطح k/g ودرجة الحرارةT/g ، بيَّنتْ نتائج المحاكاة على درجة حرارة منخفضة و عند قيم أن النظام يفضل أن يكون من طور الفيرومغناطيسية المضاد المستوي حيث تترتبالعزوم المغناطيسية الكلاسيكية بشكل موازي لشبكية النظام.وأظهرت نتائج المحاكاة أن النظام يفضل أن يكون من طور الفيرومغناطيسية المضاد العمودي. كذلك أظهرت نتائج المحاكاة ان النظام يظهر انتقالاً من الدرجة الاولى من طور الفيرومغناطيسية المضاد المستوي الى طور الفيرومغناطيسية المضادة العمودي كلما زادة قيمة ;، و عند درجات حرارة منخفضة جدا و مع ازدياد قيمة المجال المغناطيسي الخارجي المؤثر على النظام أظهرت الدراسة نقصان في قيمة ميل خط الانتقال الفاصل بين طور الفيرومغناطيسية المضادة المستوي وطور الفيرومغناطيسية المضادة العمودي، بينما عند قيم مختلفة ل ، أظهرت نتائج مونت كارلو ان النظام يظهر انتفالاً( من الدرجة الثانية ) من طور الفيرومغناطيسية المضادة إلى طور البارامغناطيسية عند ازدياد درجات الحرارة .بالإضافة إلى ذلك بينت نتائج الدراسة حدوث انكماش في طور الفيرومغناطيسية المضاد (المستوي و العمودي) مع زيادة قيمة المجال المغناطيسي الخارجي المؤثر على النظام.