Low Temperature Physics: 47, 473 (2021); https://doi.org/10.1063/10.0004969
Физика Низких Температур: Том 47, Выпуск 6 (Июнь 2021), c. 509-514    ( к оглавлению , назад )

On the energy spectrum and thermodynamics of decorated quasi-one-dimensional magnetic systems with uniaxial anisotropy

E. V. Ezerskaya

V. N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv 61022, Ukraine
E-mail: yezerska@karazin.ua

Received March 31, 2021, published online April 26, 2021

Abstract

This paper is devoted to the study of thermodynamics of the quasi-1D spin models with Ising interaction between complex unit cells by transfer-matrix method. The field and the temperature dependences of the main thermodynamic characteristics have been investigated. It is shown that the field dependence of the magnetization at low temperatures for the models of “comb” and “decorated comb”, and decorated triangles structures have an intermediate magnetization plateau in case of antiferromagnetic Ising interactions. The temperature dependence of the heat capacity may have several maxima in zero magnetic field. For the chain model of triangles decorated by Ising spins through the one vertex and for the “double decorated comb” some kind of the pseudo-phase transitions in the critical magnetic field is found.

Анотація

Вивчено термодинаміку квазіодновимірних спінових моделей із взаємодією Ізінга між складними елементарними комірками методом трансфер-матриці. Досліджено польові та температурні залежності основних термодинамічних характеристик. Показано, що польова залежність намагніченості при низьких температурах для моделей «гребінця» та «декорованого гребінця», а також оздоблених трикутних структур має проміжне плато намагніченості у разі антиферомагнітних взаємодій Ізінга. Температурна залежність теплоємності може мати кілька максимумів в нульовому магнітному полі. Для моделі трикутників, які поєднані ізінгівськими спінами через одну з вершин трикутників, та «подвійного декорованого гребінця», знайдено псевдофазові переходи у критичному магнітному полі.

Key words: spin Hamiltonian, XXZ-model, Ising model, spin chain, thermodynamics, transfer-matrix.