陈志斌，曹永军

（内蒙古师范大学 物理与电子信息学院，内蒙古 呼和浩特 010022）

钆（Gd）是唯一在室温下具有磁性的稀土元素，是一种典型的海森堡模型铁磁体，也是具有代表性的经典磁制冷铁磁材料［1］。在过去的几十年中，HCP 结构的Gd 得到了广泛关注，大量应用于实验和理论研究，特别是在电子结构和有限温度磁性能方面，Gd 元素的许多基态性质都得到很好解释［2］。基于Landau-Lifshitz（L-L）方程的微磁方法［3］，可以求解典型铁磁材料和器件的磁矩运动，但是这些计算中，不能解释在有限温度下的热传导效应，故而引入了一种原子尺度的有效自旋哈密顿量在稀土元素中，由于Gd3+离子的纯s 态性质，导致了相对较低的磁晶各向异性［4］，所以Gd 占有突出的地位。针对钆这种对温度很敏感的材料，研究其内部参数与温度的关系是非常重要的。同时，钆是很好的合金元素，在耐热镁合金中，由于钆元素的加入可提高其高温强度和抗蠕变性能［5］。开发含Gd 的合金也是一个重要的研究方向。

因为Gd 具有室温磁性转变点，本文应用混合蒙特卡罗微磁学方法，研究了Gd 单晶在室温附近磁化强度随外场和温度的变化规律，得到磁化曲线。通过Gd 单晶的变化规律可以对不同温度下的Gd 单晶各向异性常数、交换作用系数进行研究。混合蒙特卡罗微磁学方法的应用，对后续类似Gd 单晶的其它铁磁性物质的研究具有指导意义。

1 混合蒙特卡罗微磁学方法

混合蒙特卡罗（HMC）方法是基于经典牛顿力学的运动方程通过积分求解而来的方法，目的是产生exp(-S[x])的类玻尔兹曼（Boltzmann）分布［6］。……