《極端條件下稀土鐵石榴石磁性和磁光特性的機理研究》是依託北京化工大學，由王維擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：極端條件下稀土鐵石榴石磁性和磁光特性的機理研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王維
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
極端條件下的物質特性研究是當前凝聚態物理研究的熱點之一。近年來，實驗發現稀土石榴石在強場、低溫等極端條件下出現了一些不同於非極端條件下的新的磁和磁光特性。然而，鑒於稀土石榴石材料磁結構的複雜性及極端條件的特殊性，這些現象產生的物理機理仍不完全清楚。本項目以稀土鐵石榴石為研究對象，採用量子理論，結合蒙特卡羅模擬和第一性原理方法，深入探討材料微結構、材料內部的晶場效應、自旋-軌道耦合及（間接）交換作用等因素對稀土鐵石榴石磁和磁光特性的影響；揭示極端條件下法拉第旋轉的光損耗、磁光效應的非線性、磁和磁光的各向異性等磁和磁光特性產生的微觀機理，建立相關理論模型；研究離子摻雜對稀土鐵石榴石極端條件下的磁和磁光特性的影響，通過與實驗數據的比較，尋求離子摻雜規律；為探索套用於可見光等區域的溫度係數小，光吸收低且法拉第旋轉更大的新型磁光材料提供理論依據，為非線性磁光器件等新型磁光器件的開發套用奠定理論基礎。
結題摘要
極端條件下的物質特性研究是當前凝聚態物理研究的熱點之一。稀土石榴石材料作為一種重要的磁光材料，其在磁光器件、磁光存儲、磁光感測以及光信息處理，光釺通訊等領域都有較為廣泛的套用，對其磁光機理分析也較為成熟。本項目研究了極端條件下稀土石榴石材料以及一些典型的稀土氟化物所呈現的與非極端條件下不同的一些磁和磁光特性。從理論上分析了稀土鎵石榴石和鐵石榴石強磁場下的磁性各向異性，提出了強磁場下相應的模型，討論了稀土氟化物材料低溫下的反常磁化行為，研究了抗磁性離子摻雜對稀土鐵石榴石材料磁性和磁光特性的影響；套用第一性原理分析了稀土鐵石榴石材料的微觀結構，進行了結構最佳化，探討了離子摻雜對其能級、態密度的影響。項目很好地完成了預期研究內容，揭示了強磁場條件下稀土鐵石榴石磁和磁光特性的微觀機制，建立了相應的理論模型——三磁次晶格模型和磁光四能級模型，得到了離子摻雜影響稀土鐵石榴石材料磁性和磁光特性的微觀機理，解釋了相關材料的特性。項目的主要特色和創新之處體現在以下幾個方面（1）建立了強磁場下稀土鐵石榴石磁特性計算的磁次晶格模型；（2）提出了NdF3材料反常磁行為產生的微觀機制；（3）得到了抗磁性離子摻雜影響稀土鐵石榴石材料的磁性和磁光特性的物理規律；（4）提出了研究稀土鐵石榴石材料物性分析的第一性原理計算方法。項目研究成果將為極端條件下稀土鐵石榴石材料的磁性和磁光特性的理論研究提供進一步指導，為探索套用於可見光等區域的溫度係數小、光吸收低且法拉第旋轉更大的新型磁光材料提供理論依據，為非線性磁光器件等新型磁光器件的開發套用奠定理論基礎。
