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近年来,Ising模型的研究比较广泛,研究的方法也多种多样。各种方法自然有其优缺点。本文采用平均场理论和蒙特卡罗方法,是试图结合两者的优点对自旋1-自旋2混自旋Ising模型进行相变方面的研究。平均场理论由于比较粗糙,所给的结论通常是定性的,但是随着维数增加,其准确性也会相应提高。蒙特卡罗模拟的特点是结果比较真实可信,但是所耗运算时间太长。本文研究的是三维简立方晶格结构的Ising模型。
在三维情况下,平均场的准确性预计会比较好,因此本文用平均场给出系统的磁矩-温度和磁矩-晶体场曲线逐步探索系统的二阶相变区域,然后依据二阶相变的规律,逐步找出了系统的一阶相变现象。随后给出系统的基态相图和有限温度相图。在对相图的计算和分析中,本文发现了系统的重入现象。因为已经有用平均场理论计算自旋1-自旋3/2模型的文献,所以平均场理论部分还将自旋1-自旋2混自旋Ising模型所得结果与其作了比较。
因为有了平均场理论的结果作参照,模拟时就可以在相应的参数区间内寻找系统的一阶、二阶相变现象,这样可以节省很多机器时间。文中给出的结果表明,这种办法是可行的,并且两者的相变温度具有很好的可比性。在模拟过程中,文中发现对于一阶相变,降温和升温过程磁矩曲线不稳定;而二阶相变则不受影响。而且,在逐步调整晶体场参数值时,可以使系统的二阶相变连续地过渡到一阶相变。因此文中利用这一点,定出了一阶相变的临界温度,并发现它与平均场的计算结果有较好的可比性。
在平均场理论相应的参数值下,起初蒙特卡罗模拟给不出重入现象。经过仔细分析,发现这很可能是一阶相变曲线不稳定所造成的。结合平均场的有限温度相图结构,文中给出了一个重入现象很明显的晶体场值,并利用二阶相变磁矩曲线的稳定性,成功地模拟出了系统的重入现象。