有限纳米结构中磁振子的量子微磁学理论

本文提出了一种量子场论形式体系，用于研究具有任意形状和空间非均匀基态的有限纳米结构中的磁振子。它通过引入一个包含交换能、Dzyaloshinsky-Moriya 能、各向异性能、静磁能和 Zeeman 能的微磁 Hamiltonian 量子算符，扩展了经典的微磁学形式体系。基态的非均匀性是通过将磁化场算符的量子化轴与经典基态逐点对齐来处理的。Hamiltonian 在大自旋数极限下进行展开，并截断以仅保留与磁化算子横向于量子化轴的分量呈二次关系的项。该二次 Hamiltonian 用于推导线性量子 Landau-Lifshitz 方程。通过在适当的边界和归一化条件下对该方程进行对角化，获得了一组离散的磁振子产生和湮灭算符，从而能够完整描述磁振子能谱。最后，将该理论应用于研究温度和形状对铁磁纳米薄盘中磁振子低温热平衡涨落的影响。