基于原子自旋模型模拟计算Nd$_2$Fe$_{14}$B永磁体的温度依赖性质

利用第一性原理(ab-initio)启发的原子自旋模型模拟，计算了Nd$_2$Fe$_{14}$B永磁体的温度依赖磁性质，即饱和磁化强度$M_\text{s}(T)$、有效磁各向异性常数$K_i^\text{eff}(T)$（$i=1,2,3$）、畴壁宽度$\delta_w(T)$和交换刚度常数$A_\text{e}(T)$。我们通过Fe$-$Fe和Fe$-$Nd原子对的海森堡交换、Fe原子的单轴单离子各向异性，以及Nd离子的晶体场能量（近似展开为以二阶、四阶和六阶唯象各向异性常数为特征的能量公式）构建Nd$_2$Fe$_{14}$B的原子自旋模型哈密顿量。应用温度重标度策略后，我们计算的居里温度、自旋重取向现象、$M_\text{s}(T)$、$\delta_w(T)$和$K_i^\text{eff}(T)$与实验结果吻合良好。$A_\text{e}(T)$通过将原子磁矩映射到宏观磁化强度、采用畴壁轮廓的通用连续介质描述进行估算。发现$A_\text{e}$随温度升高下降比$K_1^\text{eff}$更慢，并近似以归一化磁化强度标度关系$A_\text{e}(T) \sim m^{1.2}$变化。本工作架起了Nd-Fe-B永磁体第一性原理计算与温度依赖微磁模拟之间的尺度桥梁。