铕锰锑的磁性质研究
摘要：所谓的狄拉克材料，如石墨烯和拓扑绝缘体，是一类与传统金属和半导体不同的新型材料。狄拉克材料，是指一类具有特殊能带结构的晶体材料。近几年新涌现的石墨烯与拓扑绝缘体在狄拉克材料中是极具代表性的。石墨烯是单层碳原子组成的网状结构的二维晶体。物质均有磁性, 即其在外磁场中会被磁化而获得磁矩。磁化率是材料非常重要的磁性能参数之一 , 其数值大小代表了材料在外磁场中被磁化的难易程度。物质的磁性主要来源于电子。
关键词：狄拉克材料；石墨烯；拓扑绝缘体；磁化率
一、文献综述
狄拉克材料是近几年涌现的一种新型二维量子功能材料,其载流子有效质量为零，能量和动量之间满足线性关系，最具有代表性的当属石墨烯和拓扑绝缘体,其独特的能带结构引起科学界在实验与理论方面的广泛研究。石墨烯是具有蜂窝状原子结构和单层原子厚度的二维碳材料。在理论研究⽅⾯，⽯墨烯早在六⼗年前已受到关注，⼈们⽤它作为模型解释碳基材料的⼀些性质它的发现不仅打破了长久以来二维晶体无法在自然界中稳定存在的预言，其自身的优异性质也使得石墨烯在基础和应用研究中都极具潜力。尤其是狄拉克锥的存在赋予了石墨烯许多新奇的物理现象和电子性质。狄拉克锥是指一种独特的能带结构，其能带在分离填充和未填充电子的费米能级处呈上下对顶的圆锥形。由于这种能带结构满足描述相对论粒子能量-动量关系的狄拉克方程，因此被称为狄拉克锥。这种能带描述的电子，是一种静止质量为零的粒子，其行为类似于光子。研究发现，具有狄拉克锥能带结构的材料，具有许多优异的物理性质，比如非常高的载流子迁移率和反常量子霍尔效应等。性质介于金属和非金属之间的元素。狄拉克锥与反常量子霍尔效应和高载流子迁移率等优异的物理性质有关。硅版的石墨烯—硅烯 也具有狄拉克锥特征。然而，人们发现由碳和硅交替混合形成的碳硅烯 ，是具有 3.8 eV 带隙的半导体。碳硅烯体系狄拉克锥的形成与Si-Si成键态和 C-C 反键态的耦合有关，据此提出了“原子对耦合”机制以及判断狄拉克锥是否形成的定量判据。基于该判据，人们可以在计算单元系和简单交替的二元系基础上，对二维二元狄拉克系统进行理论预测。该方法被成功用于预测 SiC、GeC 和 GeSi 二元系也同样具有狄拉克锥。
磁性测量是材料物理性能表征的重要手段，高灵敏度仪器可以测量微弱磁性材料的磁学性
能。但是样品信号越微弱!越易受到各种因素影响而导致测量结果不准确和误差大。磁学性能测试系统的样品信号越微弱!越易受各种因素影响而导致测量结果不准确，误差大，测试时的振幅，样品位置都会对数据和误差有影响，样品尺寸小于标准样品时，振幅对测量结果的影响增大，样品沿轴向，径向偏离中心位置时对测量结果的影响也会增大这些容易被忽略。因此这次研究的主要目的是研究EuMnSb2样品的磁化率随温度变化的行为以及在低温时的磁化曲线，主要解决的问题是如何测量微小单晶的磁性质。由于石墨烯具有诸多优异的特性, 因此其在超快激光、传感器、 微纳电子器件、电池能源等多个领域存在广泛的应用前景。在超快激光领域 石墨烯独特的线性能带结构，使得其对所有波段的光都无选择的吸收。
换言之，石墨烯的光谱响应与工作波长无关，因此可被用来调制所有波段的激光器，达到全频带锁模输出。墨烯在传感器领域同样存在广阔的应用前景，利用其不同的特性可以实现基于石墨烯的化学、生物、光电等信息的传感特性输出。基于石墨烯的化学传感器可以实现对气体分子的单分子探测，从而实现了对微量气体的快速检测，极大提高了传感器的灵敏度。石墨烯良好的生物兼容性及亲和性，可以用来实现基于石墨烯的生物传感器。石墨烯在电池能源领域的应用是目前石墨烯应用研究中的另一研究热点。除此之外，石墨烯在基因电子测序、触摸屏、场发射材料、生物医学等领域都存在潜在的应用价值。铁磁性，是指物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。在铁磁性物质内部，如同顺磁性物质，有很多未配对电子。由于交换作用，这些电子的自旋趋于与相邻未配对电子的自旋呈相同方向。由于铁磁性物质内部又分为很多磁畴，虽然磁畴内部所有电子的自旋会单向排列，造成'饱合磁矩'，磁畴与磁畴之间，磁矩的方向与大小都不相同。所以，未被磁化的铁磁性物质，其净磁矩与磁化矢量都等于零。假设施加外磁场，这些磁畴的磁矩还趋于与外磁场呈相同方向，从而形成有可能相当强烈的磁化矢量与其感应磁场。 随着外磁场的增高，磁化强度也会增高，直到'饱和点'，净磁矩等于饱合磁矩。这时，再增高外磁场也不会改变磁化强度。假设，减弱外磁场，磁化强度也会跟着减弱。但是不会与先前对于同一外磁场的磁化强度相同。磁化强度与外磁场的关系不是一一对应关系。磁化强度比外磁场的曲线形成了磁滞回线。假设再到达饱和点后，撤除外磁场，则铁磁性物质仍能保存一些磁化的状态，净磁矩与磁化矢量不等于零。所以，经过磁化处理后的铁磁性物质具有'自发磁矩'。
