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在本论文中,我们主要利用密度矩阵重整化群(DMRG)方法计算了具有反铁磁各向异性的一维反铁磁-铁磁(AF-F)交替Heisenberg自旋链在横向交替磁场中的磁学性质及热力学性质。基于体系已有的零场基态相图,我们考虑了横向交替磁场,研究它对Haldane相、S=1 Néel相和XY-like无能隙相基态性质的影响。研究发现上述三个相在外加横向交替磁场的作用下表现出不同的磁学行为:在Haldane相中,交替磁化强度mstag和交替磁化率Xstag的行为与其在S=1的Haldane链中一样,没有发现相变现象;在Néel相和XY-like无能隙相中,由于磁场和磁有序的竞争,许多物理量在某临界磁场hsc处有转变行为,说明磁场作用导致了量子相变的发生。交替磁化强度mstag在hsc处有一个拐点,对应交替磁化率Xstag的极大值,相变也伴随着能隙的打开。在S=1 Néel相中,基态能量对磁场的二阶导数(e)2e/(e)hs2在转变磁场hsc处是非奇异的,但是对应了(e)2e/(e)hs2的极小点,结合对hsc附近能隙行为的拟合,我们认为这种量子相变可能属于Kosterlitz-Thouless类型;在XY-like无能隙相中,(e)2e/(e)hs2在hsc处是奇异的,说明这种相变属于二级相变。
我们进一步采用Jordan-Wigner变换和Hatree-Fock近似从解析上研究了上述的相变行为,发现Haldane相在平均场框架下可以被很好地描述,但S=1Néel相和XY-like无能隙相不能很好地被描述。另外,我们严格求解了Ising情形下的磁学性质,发现在横向交替磁场下有二级相变的发生,与Néel相中的转变行为不同,但与XY-like相中的转变类似,这种现象表明了xy方向的量子涨落在量子相变中发挥了重要作用。