Thermodynamic Properties of Heisenberg Spin Systems

Kapitan, Vitalii; Shevchenko, Yuriy; Perzhu, Alexander; Vasiliev, Egor

doi:10.4028/www.scientific.net/kem.806.142

Cited by 5 publications

(3 citation statements)

References 12 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…где ΔE -изменение энергии системы в результате смены конфигурации, T -абсолютная температура. В процессе семплирования для каждой принятой конфигурации системы вычисляются искомые характеристики, например намагниченность или теплоемкость [Kapitan et al, 2019].…”

Section: алгоритм метрополисаunclassified

Numerical simulation of two-dimensional magnetic skyrmion structures

Vasiliev¹,

Perzhu²,

Korol³

et al. 2020

CRM

View full text Add to dashboard Cite

В данной работе с помощью алгоритма Метрополиса авторами были изучены магнитные системы, в которых из-за конкуренции между прямым гейзенберговским обменом и взаимодействием Дзялошинского-Мория возникают магнитные вихревые структуры-скирмионы. В статье рассматриваются условия зарождения и стабильного существования магнитных скирмионов в двумерных магнитных пленках в рамках классической модели Гейзенберга. Изучена термическая стабильность скирмионов в магнитной пленке. Были рассмотрены процессы формирования различных состояний в изучаемой системе при варьировании величины внешнего магнитного поля, выделены различные фазы, в которые переходит система спинов Гейзенберга. Было выделено семь фаз: парамагнитная, спиральная, лабиринтная, спираль-скирмионная, скирмионная, скирмион-ферромагнитная и ферромагнитная фазы, подробный анализ конфигураций которых приводится в статье. Построены две фазовые диаграммы: на первой показано поведение системы при постоянном D в зависимости от величин внешнего магнитного поля и температуры: (T, B), на второй-изменение конфигураций системы при постоянной температуре T в зависимости от величины взаимодействия Дзялошинского-Мории и внешнего магнитного поля: (D, B). Полученные в ходе численных экспериментов данные будут использованы в дальнейших исследованиях при определении модельных параметров системы для формирования стабильного скирмионного состояния и разработки методов контроля скирмионов в магнитной пленке. Ключевые слова: магнитный скирмион, модель Гейзенберга, алгоритм Метрополиса, фазовая диаграмма, высокопроизводительные вычисления Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования, государственное задание № 075-00400-19-01.

show abstract

Section: алгоритм метрополисаunclassified

Numerical simulation of two-dimensional magnetic skyrmion structures

Vasiliev¹,

Perzhu²,

Korol³

et al. 2020

CRM

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The Metropolis algorithm, as the Monte Carlo method, is a general method for highperformance calculations on supercomputers, for studying the thermodynamic properties of magnetic systems and dynamics in external magnetic fields. Our supercomputer software has been verified for Heisenberg model [18,19].…”

Section: Monte Carlo Calculationmentioning

confidence: 99%

Monte Carlo Simulation of Magnetic Skyrmions in Ferromagnetic Films

Perzhu

Vasiliev

Kapitan

et al. 2020

SSP

View full text Add to dashboard Cite

Magnetic films, in which magnetic vortex textures - skyrmions appear because of competition between the direct Heisenberg exchange and the Dzyaloshinskii-Moriya interaction, were studied using the Monte-Carlo simulation technique. The conditions for the nucleation and stable existence of magnetic skyrmions in magnetic films in the frame of the classical Heisenberg model were considered in the paper. The process of nucleation of skyrmions with increasing of the external magnetic field was studied, various phases into which the Heisenberg spin system passes were recognized. A phase diagram was plotted: it shows the behavior of the system at the constant value of temperature depending on values of an external magnetic field and Dzyaloshinskii-Moriya interaction.

show abstract

“…A magnetic skyrmion is a topological object consisting of a skyrmion core, an outer domain, and a wall that separates the skyrmion core from the outer domain. The skyrmion size and wall width are two fundamental quantities of a skyrmion that depend primarily on material parameters, such as exchange energy, magnetic anisotropy, the Dzyaloshinskii-Moriya interaction, and magnetic field [1][2][3][4][5]. At the moment, theoretical and numerical studies are primarily being carried out, and experimental approaches to the construction of magnetic running memory based on skyrmions are being developed.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Computer Simulation of Magnetic Skyrmions

Kapitan

Vasiliev

Perzhu

2019

The 5th International Electronic Conference on Entropy and Its Applications

View full text Add to dashboard Cite

In this paper, we present the results of a numerical simulation of thermodynamics for the array of Classical Heisenberg spins placed on a 2D square lattice, which effectively represents the behaviour of a single layer. Using the Metropolis algorithm, we show the temperature behaviour of the system with a competing Heisenberg and Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) in contrast with the classical Heisenberg system. We show the process of nucleation of the skyrmion depending on the value of the external magnetic field. We proposed the controlling method for the movement of skyrmions.

show abstract

Thermodynamic Properties of Heisenberg Spin Systems

Cited by 5 publications

References 12 publications

Numerical simulation of two-dimensional magnetic skyrmion structures

Numerical simulation of two-dimensional magnetic skyrmion structures

Monte Carlo Simulation of Magnetic Skyrmions in Ferromagnetic Films

Computer Simulation of Magnetic Skyrmions

Contact Info

Product

Resources

About