[发明专利]一种基于FLAPW算法的磁记忆信号特征研究方法

摘要

一种基于FLAPW算法的磁记忆信号特征研究方法属于铁磁性材料的磁记忆信号检测技术领域，尤其涉及一种基于FLAPW算法的磁记忆信号特征研究方法。本发明提供一种基于FLAPW算法的磁记忆信号特征研究方法。本发明包括以下步骤：步骤1）：建立磁力学模型；步骤2）：FLAPW全势线性缀加平面波法的使用。

主权项

1.一种基于FLAPW算法的磁记忆信号特征研究方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1)：建立磁力学模型铁磁性构件在外力作用下达到屈服极限的过程是电子壳层从未被充满到一半到电子壳层充满过一半的过程，该过程中总动量矩量子数表示为：其中，J为总动量矩量子数，L为轨道总动量矩，S为总自旋矩，n为电子数，N为总粒子数；由式(1)可知电荷密度分布能表征总动量矩的变化；根据铁磁物体的回转磁效应，物体的总磁矩和总动量矩有以下关系：其中，M为材料的磁化强度，g为回转磁比率为常数，e＝4.8025×10‑10C.G.S.静电单位，m＝9.1066×10‑28克，为电子的静止质量，c＝3×1010厘米/秒，为光速；由式(2)得出，构件的总动量矩与总磁矩成正比关系；铁磁性材料的磁性由地磁场磁记忆信号以及材料自身的磁性组成，即：其中，B0＝μ0H表示地磁场磁记忆信号强度，B1＝μ0M表示材料本身磁记忆信号强度，μ0表示真空磁导率，H为磁场强度，M为材料的磁化强度；将式(2)代入式(3)，铁磁性材料的磁记忆信号表示为：结合公式(3)～(4)，总动量矩与原子磁矩的关系表示为：由公式(4)～(5)得出，总动量矩、原子磁矩与磁记忆信号的相关性；研究电荷密度、总动量矩与磁记忆信号的关系，进而研究外力作用下的磁力学关系，根据Kohn‐Sham方程，在有外力作用的情况下的单电子薛定谔方程为：其中，p是有效玻尔磁子数，反映了电子自旋运动和轨道运动情况，ψ为波函数，E是系统能量函数；Veff为外力有效势，式(6)表征总动量矩外场作用势的对应关系；式(6)中的外力有效势Veff(r)表示为：其中，V(r)为外场作用势、Vc(r)为库伦势和交换关联势Vxc(r)，Exc[ρ(r)]表示交换关联能，电子密度分布函数ρ(r)，r表示电子坐标；式(7)可表征电荷密度与外力作用的直接联系；由公式(4)～(7)得出，在外力作用下，随着应力增加，电子壳层充满程度影响材料电荷密度分布，引起总动量矩和原子磁矩的变化，导致系统磁特性发生改变；通过构造波函数ψ，求解式(6)中的电荷密度分布以及原子磁矩的变化，研究铁磁性材料在外力场作用下的磁力学特性；步骤2)：FLAPW全势线性缀加平面波法的使用线性缀加平面波基函数表示为：在线性缀加平面波法的中公式(8)的波函数基础上，在处理外力势和电荷密度时，改进对势的形状的限制，在间隙区域添加修正项即：其中，MT表示球内区域，i表示球外区域，通过式(9)构造哈密顿矩阵和交叠矩阵，再代入公式(6)求解波函数，得到不同总动量矩J下的波函数ψ，即：其中，ci为展开系数，通过Rayleigh‐Ritz变分原理得到，即由ψV(k,r)组成的泛函取驻值的条件，得到n个方程：通过式(10)的波函数分别构造球内区域和球外区域的电荷密度，不同总动量矩J下不同的电荷密度分别为：其中，ρ(r)为电荷密度；∫BZ为在第一布里渊区的积分；通过式(12)求解电荷密度后，代入式(6)中求解总动量矩J，研究原子磁矩变化，进而研究铁磁性材料在外力场作用下的磁力学特性。