Edwards-Anderson模型中的多重磁滞回线和回复记忆效应

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随着磁性材料在存储方面的大量应用,磁性材料在外场驱动下的性质变得极为重要,特别是磁性材料所表现出来的记忆效应,对存储过程具有关键性的影响。在工业应用特别是磁性存储和读取过程中,回线的闭合,以及对初态的记忆是至关重要的。对磁滞回线的相关研究已有愈百年的历史。磁滞回线的各种性质在研究磁性材料的行为时扮演了重要的角色。 铁磁材料在磁场中具有完美的回复点记忆效应,而在近几年的研究中发现,在具有反铁磁相互作用的体系中,这种回复点记忆效应不再存在。本文将通过对类Ising的Edwards—Anderson的自旋玻璃体系进行模拟,研究其在磁场中表现出来的多重回线性质,以及在磁场影响下的回复点和互补点记忆及其对称性的破缺。 本文首先模拟了在不同磁场幅度下,EA自旋玻璃体系所表现出的多重回线行为。分析了回线的几种不同表现:单重闭合、多重闭合以及多重不闭合,并讨论了外场引起的能量最小态的转移,和温度对回线重数的影响。通过研究我们认为,虽然系统是在外场的趋动下越过势垒并向能量最小态演化,但是能量并不是决定系统稳定在哪个态的主要因素,也不能决定系统是否会出现多重回线。出现多重回线的原因主要是:1)多个能量最小态的并存,以及反铁磁相互作用的系统中的失措结构。2)自旋翻转的顺序决定了系统的演化路径,从而使得回线表现出很明显的历史关联性。3)有限温时发生的雪崩现象使系统的自旋翻转顺序更具随机性,从而有可能带来回线重数的增加。 另一方面,本文研究了外加磁场对系统的回复记忆效应的影响。在一般的铁磁系统中,系统的回复点记忆相关性和互补点记忆相关性可以由系统的哈密顿量是否关于自旋对称来决定。但对于本文所选取的Edwards—Anderson自旋玻璃系统,虽然系统的哈密顿量预言了其RPM与CPM应该是对称的,但我们的模拟发现并非如此。首先,外场频率的增加使得系统需要更多次循环才能达到平衡状态,在这一阶段中,RPM不断减小而CPM值则增大。随着频率的增加,RPM和CPM的稳定值都比绝热情况下有所减小。其次,外场的幅度对RPM和CPM也有影响。当外场接近于饱和场时,RPM和CPM的值都接近于1,随着外场幅度的变小,RPM和CPM的值都会减小,同时两者的差异也越大。可以看出,磁场是导致系统RPM和CPM的对称性破缺的原因,我们认为这种破缺是因为当磁场处于某些条件下时,系统的历史依赖性很强,从而自旋翻转顺序占据主导地位。在这种情况下,尽管哈密顿量关于自旋是对称的,RPM和CPM也仍然出现了对称性破缺的现象。
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